垂直扫描白光干涉信号的计算机快速模拟

提出一种垂直扫描白光干涉信号的计算机快速模拟方法。该方法考虑到白光光源光谱分布及垂直扫描干涉系统对白光干涉信号的影响,通过正弦函数多项式拟合的方式减少模拟算法的运算量,消除了现有方法中数值积分运算量大,不便于实际分析的缺点。采用白光LED作为光源,用该方法对白光干涉信号进行模拟分析,并用直接数值积分信号模拟结果与白光干涉垂直扫描测量装置获得的实测信号进行对比,验证了该方法的准确性。     

基于扫描白光干涉法的表面三维轮廓仪

在强调表面三维形貌测量重要性的基础上 ,介绍了利用扫描白光干涉法测量表面三维微观形貌的原理及三维轮廓仪测量系统的构成。通过给出的几个测量实例 ,反映了该三维轮廓仪的主要特点 ,适合于大范围、高精度、阶梯面的测量。最后分析了影响其测量精度的主要因素。     

垂直扫描白光干涉表面三维形貌测量系统

依据白光干涉理论,研制了垂直扫描白光干涉表面三维形貌测量仪。重点对实现垂直扫描运动的工作台进行了分析。所研制的测量系统具有1nm的垂直分辨力,可用于表面粗糙度、台阶、膜厚、球面等三维形貌测量。     

扫描白光干涉测量技术的算法比较

干涉条纹零光程差位置的确定是扫描白光干涉测量的关键技术之一。介绍了扫描白光干涉法测量物体轮廓的原理,讨论了确定白光干涉条纹零级条纹位置的几种方法,并对随机生成的表面进行了大量的数字模拟测量和分析比较,得出了各种算法对测量准确度的影响。研究结果对白光干涉的应用研究提供了可靠的理论根据。     

点衍射干涉术在扫描力显微镜中的应用

目前在扫描力显微镜中经常用到的氮化硅三角形探针本身可以作为一个基于点微射干涉的微干涉元件。本文讨论了一种根据这一原理设计的用于扫描力显微镜的干涉光探针，它利用微探针表面几何反身波与后向点衍射波之间的干涉来检测微探针的形变，其纵向分辨率达到０．０１ｎｍ。     

电磁驱动大尺寸MEMS扫描镜的研究

基于微机电系统工艺,设计并制作了一种电磁驱动大尺寸的二维扫描振镜.分析了两种不同的电磁驱动方式产生的力的大小,选择驱动力较大的双极子方式作为驱动.运用有限元法模拟了器件的谐振频率静态及动态响应,仿真结果与实际测得的结果一致.描述了振镜的工艺流程及封装方式,并制备了振镜.实验测得振镜在120mA静态电流驱动下,慢轴和快轴分别能达到的最大转角为±4.5°及±5°,慢轴及快轴的谐振频率分别为348Hz及660Hz,并得到在此谐振频率下的李萨如图形.将器件用于激光成像系统之中,使得散斑对比度下降到4.2%,激光成像质量得到很大提升.     

基于激光差动多普勒效应的微机电系统动态测试技术

提出了一种用于测量微机电系统(MEMS)器件瞬时速度、位移的测量系统。采用激光差动多普勒技术,检测谐振器在平面内的振动,测量垂直于系统测量光轴方向的振动速度。并在差动多普勒测量光路的基础上加入了CCD监测光路,实时观察被测器件调整过程和振动情况。通过处理电路从光学系统输出的高频信号中提取多普勒信号,利用Labview和Matlab软件对采集的多普勒信号进行时频分析,得到被测器件的运动参量。通过对测点的微定位,对MEMS器件进行整平面的扫描,得到器件振动的瞬时速度场,为进一步对MEMS器件的高阶谱振动分析及扭转分析提供了一定的基础和必要的支持。     

基于白光干涉的ICF靶丸表面缺陷测量方法

针对激光惯性约束聚变实验中的靶丸等微球表面缺陷的真实高度测量问题,为解决现有测量方法存在的缺陷跃变处2π整数倍相位缺失问题,提出一种基于垂直扫描白光干涉技术的零位显微干涉测量方法。该方法采用白光球面零位干涉思想,通过垂直扫描球面干涉获取全视场白光干涉图,然后运用七步移相算法及蝙蝠翼校正算法实现靶丸表面缺陷的形貌计算,最后将白光干涉测量法与激光干涉测量法进行对比实验。结果表明,白光干涉法能够有效解决激光干涉法在缺陷跃变处的2π整数倍相位缺失问题,实现靶丸表面缺陷的真实高度测量,从而扩展靶丸类微球表面缺陷的测量范围。     

洛埃镜干涉微小尺度测量系统的研究

设计了一款利用洛埃镜干涉进行微小尺度测量的系统。该系统利用机械的杠杆原理,将微小尺度的改变反映在镜面与光源的垂直距离上,相当于改变洛埃镜干涉系统中光源与虚光源之间的间距,从而干涉条纹的宽度将相应的发生变化。利用光电池将光信号转化为电信号,并通过信号的放大和模数转化,最终在计算机上显示干涉条纹。通过相应的测量公式就可以得知待测物体的微小尺度。对标准塞尺的测量结果显示,该系统具有精度高,操作简便,测量迅速等优点。     

采用SPCE061A控制的白光干涉微纳扫描系统设计

针对小推力压电陶瓷迟滞特性,提出一种用SPCE061A单片机控制的新型白光干涉微纳扫描系统的设计。该扫描系统采用低压误差放大器OP07和高压功率放大器PA78双级放大器件为核心元件,使系统的整体带宽与放大倍数可调节,并对扫描系统中压电陶瓷微位移器的迟滞曲线采用最小二乘曲线拟合法进行数学建模。实验结果表明：输出电压在（0～200）V连续可调,纹波电压的最大值为1.06mV;应用于微纳扫描控制,能获得20μm扫描范围,控制精度达10nm,线性度为0.9,阶越响应时间1.5μs,可实现对微纳扫描系统精确、快速开环控制。     

放气系统流场的光学干涉测量

对于复杂的非定常流动,流场的测量往往要求无干扰、非接触,并且能够瞬时记录流场的信息。采用光干涉方法对放气系统流场的气压变化进行了测量。在加压法测量空气折射率的迈克尔逊双光束干涉实验装置中,引入特制激光功率计和孔状光阑,记录在自由放气过程中等倾条纹中心强度变化与时间的关系曲线,通过折射率与压强和质量流之间的对应关系,进行流场流速的无干扰、非接触的瞬时测量。实验证明这种测量方法响应度好,准确度高。     

白光扫描干涉测量算法综述

白光扫描干涉测量是光学测量中一种非常重要的方法。在干涉仪的结构、光源的光谱宽度以及扫描步长一定的情况下,选择合适的算法对干涉信号进行处理能够达到更高的测量精度。对重心法、移相法、包络曲线拟合法以及空间频域算法分别加以介绍和比较,为白光干涉信号的算法选取提供了一份详尽的参考。     

电子散斑相位主值图的等值线正余弦滤波方法

电子散斑干涉测量相位主值图含有大量的噪声,在对相位主值图进行解缠处理前,一般先要对其进行去噪处理。针对相位主值图的特点,提出一种利用条纹方向信息的等值线正余弦滤波方法。首先由相位主值图求取其方向图,进而得到条纹等值线窗口,最后对相位主值图在条纹等值线窗口内进行正余弦滤波。和已有的滤波方法相比,它具有优点:相位主值图中的跳变信息保持非常好;由于是在等相位线上进行滤波,对相位信息没有损伤;更好地消除相位主值图中的散斑噪声。模拟图实验和真实图实验均验证了该方法的有效性。     

大口径光学系统测试用双回转子孔径扫描装置设计与误差分析

设计了一种新颖的双回转子孔径扫描装置,得到了可以覆盖大口径光学系统全口径的子孔径扫描光斑,从而满足了大口径光学系统光谱透射特性的测试需求.结合双回转扫描装置的结构参数误差,基于齐次坐标变换矩阵原理,建立了双回转扫描装置的数学模型,提出了一套分析子孔径扫描精度的方法,并且在设计双回转子孔径扫描装置中实现了应用.分析结果表...     

Suppression of Multiple-Beam Interference Noise in Testing an Optical-Parallel Plate by Wavelength-Scanning Interferometry

Measurements of optical parallel plates in a Fizeau interferometer lead to problems from multiple-beam interference noise unless the back surface of the plate has an additional treatment to prevent its reflection from reaching the detector. Such internal-reflection noise can be separated from the fundamental interference signal by its modulation frequency in a wavelength-scanning interferometer. However, to completely eliminate the noise, the air-gap distance between the testing and reference surfaces of the interferometer must be adjusted to a specific value, depending on the thickness and refractive index of the plate. This adjustment requires an undesirable change in the air gap, which is related to the phase modulation rate of the interferometer, and also requires additional information regarding the testing plate, which makes the measurement laborious. We show that if we add new symmetries to the sampling functions of the phase measuring algorithm, we can obtain significantly greater tolerance for the air-gap error. A new 19-sample algorithm allows a tolerance of ±23% while keeping the systematic errors at less than λ/200. The periodicity of the new algorithm and an integrating bucket technique also provide more options for the thickness of the testing plate, which guarantees an air-gap distance more independent of this thickness.     

Three Dimensional Monitoring of Stack Plume Dynamics by a Scanning Mie Lidar System as a Plume Watchdog Station

A scanning lidar system was developed to watch the nighttime diffusion process of plume from a smokestack of a large incinerator located around 3 km from the system. Observed data sets were visualized as three dimensional images in which could be seen the diffusion pattern from any direction, and this made it easy to investigate the exhaust dynamics. Observation results showed that the original plume extended at least 1.6 km, where there was a residential area, from the smokestack increasing in diameter to about 500 m. High density aerosols originating from the smokestack were measured in that area even at midnight. The lidar system performance as a plume watchdog station was discussed from the standpoint of publichealth-related plume monitoring.     

红外地球敏感器扫描镜摆角激光动态测试方法

为解决扫描镜摆角实时动态非接触测量问题,基于激光检测技术和CCD探测技术,提出一种红外地球敏感器扫描镜摆角激光动态测试方法,并研制了扫描镜摆角动态测试系统,其可实现扫描镜的摆动频率、零位角、幅值、峰峰值平均等参量的动静态激光非接触测量。介绍了系统的组成和总体结构,着重对扫描镜摆角动态测量理论和大视场、大相对孔径特殊线性扫描光学系统的设计方法进行了分析与探讨,通过建立系统的数学模型,解决了测量数据误差修正与图形处理问题。对测量系统的精度进行了验证,结果表明系统的摆角测量范围为0~±12°,分辨力为0.01°,动静态测量精度优于±0.04°。     

Second Harmonic Generation Spectroscopy as a Method for In Situ and Online Characterization of Particle Surface Properties

Non‐linear optical spectroscopy is a recently established technique used in the investigation of the properties of colloidal interfaces. Since it is an optical method it is non‐invasive, can be applied in situ, and can provide real time resolution. Until recently, only a few papers concerning this method have been published, but these all show the great potential and the large field of applications of the technique. This paper gives an overview of the fundamentals of the technique and its possible applications.