Measurement of Vibration Derivative′s Amplitude and Phase by Strobe and Optical Phase Shifting Shearography

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数字剪切散班干涉术中的刚体位移补偿的新方法

给出一个数字剪切散斑干涉术中的刚体位移补偿的新方法。当刚体位移大于一个像素时，加载前后的散斑图将会由于位置的变化导致失相关。重新安排每一个像素将会克服此失相关。散斑平均、条纹重构以及迭代方法用来改善条纹质量，消除散斑噪声，最后得到可取结果。     

三温区溶质传输助熔剂法生长BaTiO_3晶体

ＢａＴｉＯ３晶体新的生长方法，即感应加热三温区溶质传输熔剂法。其要点使高温熔体分为三个温区，坩埚顶部为生长区（Ａ区），温度最低，坩埚底部为溶解区（Ｃ区），温度高于生长区，营养料置于此区，坩埚中部为高温区（Ｂ区），在此区将杂晶熔解。还阐述了此法的机理，调试创造了稳定适宜的三温区温场。用此法生长出了优质ＳＴｉＯ３大单晶，尺寸达３０×３０×１５ｍｍ，并初步观测了其畴结构形貌，实验测定了晶格常数和居里点。     

数字剪切散斑干涉法研究铝合金中Portevin-Le Chatelier带的离面变形行为

作为Portevin-Le Chatelier(PLC)带的重要特征之一,其离面变形仍缺乏实验研究.本文提出使用数字剪切散斑干涉法研究GB6061铝合金中PLC带的离面变形.通过图像相减得到的条纹图,实时观察了PLC带的几何形貌和传播过程,并获得了PLC带离面位移分布.在1/15 s内,PLC带的最大离面位移为245 nm,位置偏向于PLC带传播的前沿.在条纹图中,PLC带传播前沿的亮条纹始终较窄.此外,实验还观察到PLC带位置变更和倾角转向的演化过程.实验表明,数字剪切散斑干涉法具有高灵敏度和防震性,是研究PLC带离面变形简便有效的方法.     

旋转锥镜散斑剪切术测量动态扭率和斜率

采用旋转锥镜技术，进行激光散斑剪切照相，测量变形物体的动态扭率和斜率，拍摄一幅散斑图可获得扭率和斜率动态变化的全过程。     

Vibration Analysis by Phase Shifting Digital Holography

Phase-shifting digital holography has been used for the study of vibrating objects. The time-averaged complex amplitude of Fresnel diffracted field due to a vibrating object was obtained by using a three-step phase-shifting algorithm. Taking the inverse Fresnel transform of the complex amplitude resulted in an image of the object superimposed with Bessel fringes. The Bessel fringes are contour map of the vibration amplitude. By sinusoidally modulating the phase of the reference beam at the vibration frequency, the brightest fringe could be shifted to points of interest, thus extending the measurable range of vibration amplitude.     

数字散斑相位图去包裹新算法

提出了一种新的数字散斑相位图去包裹算法,主要针对检测对象为复杂非连续物体这一情况。物体在激光照明下,采用光学相位反相相减图像的方法来检测并标识出相位间断区,并利用改进了的行列去包裹算法。使去包裹过程只在相位有效区域进行,从而准确快速地实现全场有效区域的相位去包裹。与已提出的相位去包裹方法相比,该算法具有计算量小,速度快,并能有效地避开大面积的相位间断区的优点,该方法使数字散斑技术可以方便地应用于工程实际中如对复杂非连续构件的变形、振动等方面的定量分析。     

Achievement on Unwrapping High Cycle Density of Noisy Phase Maps for Digital Holographic Microscopy

Phase unwrapping has been an important way to construct a 3‐dimensional image of the object in digital holographic microscopy. However, there is still a huge challenge currently on this technique at present, as it is still difficult to perfectly retrieve high wrapping density of phase maps which include different types of noise. This is because many details of high wrapping density of phase maps are buried in noise so that it is difficult to reconstruct them in digital holography. In order to solve this problem, a novel solution called I‐PUROR method is presented in this paper. In comparison to previous techniques, not only can the I‐PUROR algorithm effectively overcome the noise influence, but also reconstruct phase details very well in the phase unwrapping process. The experimental evaluation is fully consistent with theoretical analysis. It proves the validity of this new method.     

双波长数字全息相位解包裹方法研究

使用两个不同的波长分别记录数字全息图,分别由数值再现得到每个波长对应的包裹相位图,再求得两者的相位差得到等效波长的相位图,通过此双波长相位解包裹方法得到连续的相位分布以消除相位包裹。通过数值模拟研究了双波长相位解包裹方法,搭建了双波长数字全息实验系统,并利用660nm和671nm两个波长的激光对标准石英平片和平凹透镜进行了相衬成像。通过双波长相位解包裹方法得到了连续的相位分布,实验结果与数值模拟结果具有较好的一致性,证明了双波长相位解包裹方法的有效性。     

数字微镜器件的相位调制性质

为了提高数字微镜器件(DMD)的空间光调制性能,发挥其在光信息处理中的作用,研究了的数字微镜器件相位调制性质。通过分析数字微镜器件的微观物理结构,考察了数字微镜器件的光栅特性;从计算的角度研究了其对相干光波的相位调制,并给出数学描述和实验结果。重点研究了数字微镜器件的衍射光栅特性,分析了其工作原理及微镜偏转导致的镜片空间相对位置的改变,利用闪耀光栅理论计算了偏转微镜间的相位差,得出了数字微镜器件光栅的闪耀规律,实现了闪耀状态。提出了利用不同方向的微镜列状态研究数字微镜器件相位调制性质的方法,推导和模拟了关于数字微镜器件的微结构和工作原理,在数字微镜器件光调制研究方面提供了一些结果,对数字微镜器件在信息光学中的更广泛应用有一定意义。     

弹光调制非等相位干涉信号的快速光谱反演算法

在弹光调制傅里叶变换光谱仪(PEM-FTS)中,由于调制光程差的非线性,不能直接采用快速傅里叶变换(FFT)进行反演光谱,且直接计算开销过大。首先在Matlab软件中用非均匀快速傅里叶变换算法(NUFFT)对PEM非等相位干涉信号进行了软件仿真,其次设计了以TMS320C6713高性能浮点数字信号处理器(DSP)芯片为核心的光谱信息处理系统,实现了硬件上的光谱实时处理。研究表明,算法对光谱反演具有速度快、精度高等优点,1024点光谱反演的速度较直接运算的速度提高20多倍,反演精度可达0.78%。     

Realization of Absolute‐Phase Unwrapping and Speckle Suppression in Laser Digital Holography

In this paper, an absolute‐phase unwrapping and speckle suppression approach to reconstruct a three‐dimensional (3‐D) image of an object with laser digital holography is described. This method offers three advantages to enhance the performance of the phase reconstruction technique. First, both speckle suppression and phase unwrapping are processed in the complex amplitude domain rather than in the single phase or amplitude domain. With this approach, the phase details of the object are better preserved upon phase reconstruction. Second, the proposed algorithm requires no threshold determination and thus achieves self‐adaptive speckle suppression and robust phase unwrapping, in contrast to other methods. Finally, an improved dual‐domain image denoising method is applied to further remove speckle‐remnant‐induced phase distortion. Ideal 3‐D phase reconstruction results are obtained both theoretically and experimentally for the first time.     

移相干涉术的新方法—声光变频移相法

提出了一种变频移相的方法，并用声光器件作为变频移相器件进行了移相干涉实验，这种方法可以完成压电陶瓷移相方法无法实现的一些移相干涉测量。     

数字全息显微术中重建物场波前的相位校正

数字全息显微术克服了传统光学显微术无法直接提取样品相位信息的缺点,可以对活体细胞组织等相位型生物样品进行定量测量和有效观察。但在数字全息显微成像过程中,像场弯曲会对再现像相位分布的测量和观察产生影响。提出一种采用相位相减来校正数字全息再现像像场弯曲的方法。通过在样品加入前后两次拍摄全息图,并对数值重建像分别进行去包裹运算再令其相减,即可实现对像场弯曲的有效校正,对蝉翼和大蒜表皮细胞等相位型物体进行测量,并采用数值校正和相位相减两种方法对像场弯曲进行校正。与现有的数值校正方法相比,利用相位相减获得样品三维相位信息的方法更为简单、可靠,是校正像数字全息再现场弯曲的有效方法。     

Influence of Buffer-Layer Thickness on Performance of Waveguide Modulators

ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＢｕｆｆｅｒ－ＬａｙｅｒＴｈｉｃｋｎｅｓｓｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＷａｖｅｇｕｉｄｅＭｏｄｕｌａｔｏｒｓ￥ＸＡＩＮＧＹｕｎｎａｎ；ＷＡＮＧＫｕｉｒｕ；ＹＵＧｕｏｘｉａｎ；ＸＵＤａｘｉｏｎｇ（ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｖｅｒｓｉｔｙ...     

Ultra-Broad-Band LiNbO3 Electro-Optic Modulators with Novel Complex Electrode

The characteristics of Z- cut LiNbO3 optical modulators with novel complex electrode are discussed by using the finite element method (FEM) and studied experimentally in this paper. The travelling wave electrode consists of upper and lower parts. It can easily realize phase velocity matching between microwave and optical wave and drastically reduce microwave electrode loss. An electrooptic modulator with larger than 100 GHz bandwidth and half wave voltage 6 V is designed, fabricated and measured. Vπ is 5.1 V and the attenuation coefficient a0 is 0.3 dB/(cm· GHz1/2 ). The experimental results show that the modulator has great potentiality for expanding bandwidth.     

波片相位延迟量精密测量新方法

利用旋转波片的偏振干涉技术，结合机械－光学旋光调制器对光相位的调制，通过判断方波信号的有无，可精密地确定被测定片相位延迟的数值，机械－光学旋光调制器的使用，大大简化被测样品和测试装置中四分之一波片光轴方位的调整，也显著地提高了装置测量的灵敏度和波长测量范围，对环境不作特殊控制，依据本方法建立的测试装置的相对测量误差可小于千分之五。     

Mach-Zehnder电光波导调制器啁啾的研究

在光纤通信系统中,调制器的啁啾参数是衡量调制器性能的重要参数之一.为了深入研究铌酸锂M-Z结构外调制的机理,导出了Mach-Zehnder结构外调制方式调制器的啁啾参数表达式,研究表明该结构调制器频率啁啾不为零,而且调制器的直流偏置漂移对啁啾的影响很小.详细讨论了影响啁啾参数的因素,分析了直流消光比、外加信号以及直流偏置漂移对器件啁啾参数的影响.分析结果表明,利用负啁啾可以改善系统的色散特性.     

一种用于光学成像系统的新型液晶相位调制器

研制出新型平行排列的二维阵列液晶相位调制器(LCPM),利用此相位调制器在Zygo干涉仪上进行了泽尼克(Zernike)多项式的产生和畸变波前调制的实验。能够很好地产生泽尼克多项式的前2~8项面形,用16项泽尼克模式对畸变波前进行了调制,峰谷(PV)值可由调制前的0.831λ减小到调制后的0.444λ,均方根(RMS)由调制前的0.181λ减小到调制后0.066λ,斯特列尔比(Strehl ratio,SR)由调制前的0.257达到调制后的0.844。实验结果表明,在光学成像系统中,利用平行排列的液晶相位调制器,进行波前像差的调制可以使成像质量得到很好的改善。     

行波电光相位调制器输出响应的定量分析

从标量波动方程出发,采用傅里叶变换的方法,导出了行波电光相位调制器的时间域输出响应的计算公式。以高斯脉冲调制信号为例,定量计算并讨论了速度不匹配和微波衰减对输出相位调制信号的脉冲形状,峰值,半值宽的影响,所得到的结果,对行波电光调制器的实验研究有很好的参考价值,所给出的公式和方法适用于行波电光调制器的时间域定量分析。