用差分干涉仪摄象及其计算处理

导言近十年来,我们研究所使用差分干涉仪(D.I.)观测流动过程(图1).由石英晶体制的双棱镜(渥拉斯顿棱镜)将每股光线分成两束,这两束光以微小的间距2e 透过试验段,在底片上它们再度相遇.这样产生的干涉现象(条纹移动)是衡量这两束光程差的尺度...     

构建相干长度之外的激光干涉仪

用于微型光刻技术中的多数紫外线（UV）或深紫外线激光器，无论是基于气体的准分子或二极管泵浦固态（DPSS）激光器，其输出频谱均较宽。与此同时，能传送紫外或深紫外光的多数光学材料均具有较高度频散性（即它们的折射率，n（λ），随波长λ变化）。在这种情况下构建一台紫外干涉仪比那拥有狭窄光谱的激光和几乎恒定折射率的光学材料的情况要复杂得多。本文描述一项激光干涉技术，据此可以补偿光学材料的高频散性，从而构建传统意义上所定义的相干长度之外的激光干涉仪。给出理论上的陈述，并提供初步实验结果。本文最后讨论了此情况下干涉条纹的对比度、激光相干长度，以及如何控制光源的时域不稳定性和空间不均匀性的方法。     

构建相干长度之外的激光干涉仪

用于微型光刻技术中的多数紫外线(UV)或深紫外线激光器,无论是基于气体的准分子或二极管泵浦固态 (DPSS) 激光器, 其输出频谱均较宽.与此同时, 能传送紫外或深紫外光的多数光学材料均具有较高度频散性(即它们的折射率,n(λ), 随波长λ变化) .在这种情况下构建一台紫外干涉仪比那拥有狭窄光谱的激光和几乎恒定折射率的光学材料的情况要复杂得多.本文描述一项激光干涉技术,据此可以补偿光学材料的高频散性,从而构建传统意义上所定义的相干长度之外的激光干涉仪.给出理论上的陈述,并提供初步实验结果.本文最后讨论了此情况下干涉条纹的对比度、激光相干长度, 以及如何控制光源的时域不稳定性和空间不均匀性的方法.     

激光速度干涉仪通过部级鉴定

西南流体物理研究所研制的一种可用于测量任意反射表面运动参数的激光速度干涉仪,1987年11月21日在北京通过部级技术鉴定。 激光速度干涉仪是80年代初由美国推出的一种先进测试仪器,对武器研制和冲击波物理基础研究有重要作用。     

JSG-1型激光速度干涉仪

研制了JSG-1型激光速度干涉仪,它是一种宽量程、双延迟支路系统,可用于测量任意反射表面运动参数随时间变化的规律。采用大功率氦-氖激光器作光源,光电倍增管作光电转换系统。仪器包括五个记录信道,以正交方式记录干涉仪信号,可以用作双延迟支路速度干涉仪,记录冲击波阵面处粒子速度跃变时爆发的总条纹数。仪器还包括采用变象管相机记录的接口,便于改装为光学记录的速度干涉仪系统(ORVIS)。     

JSG-1激光速度干涉仪的性能及其应用实例

本文介绍JSG-1型激光速度干涉仪的工作原理、性能及其特点,并给出了在化爆条件下,以此测量铁、钨样品自由面速度的实验结果。     

激光速度干涉仪测量法在炸药圆筒试验中的应用

在炸药标准圆筒试验中 ,除了使用电探针测量炸药爆速、用高速相机记录圆筒膨胀过程的传统试验方法外 ,还用激光速度干涉仪 (VISAR)直接测量圆筒表面速度。根据圆筒试验的二维爆轰数值模拟分析结果 ,分析比较了高速相机和激光速度干涉仪的测量结果。     

单光束楔形镜云纹干涉法

本文利用单光束楔形镜云纹干涉法代替传统的双光束云纹干涉法进行位移场和应变场的测量.单光束云纹干涉法具有光路简单,不受环境干扰等特点.本文将云纹干涉法的波前理论与近代光学信息技术有机地结合起来,对单光束干涉系统进行了分析,得到了记录的光强和再现的位移应变公式.利用该系统,得到了三点弯矩形梁的全场位移条纹图和应变条纹图.     

平晶型激光错位干涉仪及其在流场测量中的应用

仪器的原理是将一束激光经扩束后通过被测系统,然后在平晶前后表面反射而获得干涉图.仪器防振性能好,可以方便地对横向与纵向尺寸都较大的流场进行测量,光源亮度高,结构简单,调整使用方便,有希望在流场测量特别是超声速流场测量中获得广泛的应用.     

冲击波研究中运用的激光差分混频技术

介绍一种利用激光多谱勒效应连续测量抛射体和靶样品自由面速度变化的装置。它实际上是对位移干涉仪的一种改进,利用空间角度效应使两光束差频减小12个量级,因而扩大了测速范围。 该装置适于测量每秒几十米至几百米的速度。它的主要优点是设备简单,装校容易,并且可以灵活地调节量程以适合测量各种不同的速度。在中、低速范围的冲击波研究和其它研究项目中有广泛的用途。     

激光陀螺腔长控制镜改进设计

腔长控制镜影响激光陀螺谐振腔的光束形状、光强等参数,是制约激光陀螺精度提高的重要因素之一.减少激光陀螺腔长控制镜的位移扭偏,提高腔长控制镜的环境耐受性,能够直接改善激光陀螺的性能.通过研究激光陀螺腔长控制镜的基本机理,分析了腔长控制镜单筋方案和双筋方案的典型结构和特点,给出了提高反射镜抗扭偏能力的设计方法,设计并实现了新型双筋腔长控制镜结构.改进的腔长控制镜仅由3种零件、2种材料构成.经过仿真分析和试验验证,设计的腔长控制镜可以有效抵抗反射面的歪斜扭偏,在-50℃~+70℃工作范围内,抗扭偏能力提高5~10倍,同时实现了低成本和高稳定性.     

激光陀螺单轴旋转惯性导航系统

高精度的惯性导航系统是提高舰船综合作战性能的基础。为了提高惯性导航系统的精度,采用单轴旋转惯性测量组件的方法,研制了激光陀螺单轴旋转惯性导航系统。介绍了系统的硬件组成,主要包括系统基本结构,惯性器件的主要技术参数和导航计算机的组成。描述了系统的多位置初始对准方式和温度补偿方案。对该系统进行了长时间静态导航实验和跑车实验,实验结果表明:四次长时间静态导航实验峰值定位误差5d优于1nm,10d优于2nm;两次跑车实验峰值定位误差77h优于1.4nm、15d优于2.5nm。     

对JSG-1型激光速度干涉仪的条纹常数的进一步修正

本文详细讨论了由于JSG-1激光速度干涉仪中延迟元件折射率随光波波长变化而改变,以及由于直接支路端镜M1和延迟支路端镜M2的相对位置不满足难零程差条件时,对该仪器的条纹常数的影响,给出了对条纹常数的修正因子,并将条纹常数的相对误差和条纹数的测试误差进行了比较。这对提高JSG1型激光速度干涉仪的测试精度具有重要意义。     

用共焦Fabry—Perot干涉仪探测激光超声信号的研究

本文给出一种非接触式接收激光超声信号的方法，利用自行研制的实验系统，探测到用ＰＺＴ换能器和脉冲激光产生的超声信号，其信噪比足以满足进一步的电子学信号处理要求。这是将该技术应用于ＮＤＴ中的基础     

冷原子干涉仪激光控制系统集成化设计及其在重力测量中的应用

为满足冷原子干涉仪工程化研制需求,推动其在重力测量等领域的实际应用,提出一种以现场可编程逻辑门阵列为集成微处理单元,以直接数字频率合成器为分布执行单元的单激光器激光控制方案,降低系统的尺寸重量功耗,提高控制的集成度,改善外场的适应能力。对基于该激光控制系统的性能进行了评估,并开展了87Rb自由下落式冷原子干涉重力测量实验验证。实验结果表明,所提出方案能够适用于冷原子重力仪激光系统的输出控制,基于所搭建的激光控制系统完成了41小时的连续重力测量实验,重力固体潮测量稳定性达到4.3μGal@1 h,与原有实验室样机的重力测量性能相当,且体积重量功耗之乘积降低至其1/11。     

PTS单路样机激光触发开关的电压测量

介绍了PTS单路样机激光触发开关D-dot电压探头的设计和检验实验。实验结果表明：用电容分压原理制作的D-dot探头适合测量兆伏量级的高电压脉冲。但当探头处于电场分布较为复杂的环境时,设计探头时需要考虑探头与被测电极以及其它电极之间的结构电容,只有满足探头与被测电极间的结构电容远天于与其它高压电极形成的电容时,才能获得较真实的信号。     

激光陀螺单轴旋转式惯导系统的转动方案分析

目前国际上的激光陀螺单轴旋转式惯导系统中,普遍采用一种四位置转停的惯性测量组合转动方案.通过对这种四位置转停方案的误差分析,指出它并不能够完全抵消掉转轴垂直平面内的所有陀螺常值漂移误差,并且载体航向变化会降低误差抵消的程度,基于此,在这种四位置转停方案基础上,首先提出了一种改进的四位置转停方案,可以抵消掉转轴垂直平面内的所有陀螺常值漂移误差,然后进一步提出了一种动态调整停止时间的四位置转停方案,使转轴垂直平面内的常值漂移误差的抵消程度不受载体航向变化的影响.分析表明,文中提出的这些改进措施和方法能够提高系统精度,而不会降低系统的可靠性,并且使用简单易行,可以应用于实际的单轴旋转式惯导系统中.     

双柱单锥型液-液旋流管内流场的激光诊断

应用激光测速仪，对一种双柱单锥型液 液旋流管内的流动结构，进行了全场范围内的多工况流动诊断研究．揭示出其切向速度由内旋流区和外旋流区构成，其中内旋流区中的速度分布符合准强制涡关系，外旋流区中的速度分布符合准自由涡关系；轴向速度由上行流动区和下行流动区构成，两者之间在直管段以零速点作分界，在锥体段则以零速区作过渡并伴随有一定的回流出现，且该过渡区或回流区的大小随锥体截面的收缩而减小，直到进入直管段后消失；各湍流量的分布以管芯处最大向外逐渐减小，沿轴向是直管段中的湍流度大于锥体段中的湍流度，而且湍流度在旋流管内具有各向异性的特性．     

舰船单轴旋转激光捷联惯导系统动态初始对准

初始对准的时间和精度是舰船惯导系统的重要指标。针对在不同情况下惯导系统启动的实际工程需求,提出了单轴旋转激光捷联惯导系统的初始对准方案。研究了系统在动基座情况下进行粗对准方法。建立了单轴旋转惯导系统的误差模型,使用卡尔曼滤波的方法实现了系统精对准过程。分别对惯导系统三种不同动态启动条件,设计了不同的对准方案。数字仿真结果表明,经过6h的初始对准,垂向陀螺常值漂移的对准误差在设定值的5.2%以内,垂向加表零偏的对准误差在设定值的1.8%以内。