一种基于全息波带板的球面干涉仪

<正> 一、引言近年来,人们为了解决球面光学零件可随意地检测其曲率半径及面形误差问题,陆续研制出激光球面干涉仪和全息补偿球面干涉仪。前者有一整套结构复杂、要求极高的标准镜头,后者虽然用全息补偿板的办法降低了对标准镜头设计和加工精度的要求,但两者仍然存在着球面顶点干涉花样由于波面横向颠倒,定位不准,球径测量精度下降问题;补偿板显定影处理后条纹的不对称变异以及随被检测球面曲率半径增加而程差增大,从而造成对激光光源纵模(时间相干性)要求提高或者使干涉条纹对     

迈克尔孙干涉仪出现椭圆形干涉条纹的快速校准

对迈克尔孙干涉仪产生的椭圆形干涉条纹进行多次实验,发现单色光源产生椭圆形干涉条纹的原因有：１）补偿板与分光板不严格平行;２）补偿板与分光板厚度不同．我们经过认真研究,仔细调试,找出了快速校准迈克尔孙干涉仪的新方法．对由第一种原因引起的椭圆形干涉条纹,需要认真调节分光板与补偿板,使之严格平行．具体的调节方法如下：小心拆下分光板与补偿板及其支架,用手托起,从补偿板通过分光板观察日光灯管,如果只看到一只日光灯管,即日光灯管与它的像重合,说明分光板与补偿板严格平行;如果观察到日光灯管与它的像不重合,说明…     

迈克耳孙干涉仪测波长实验的改进

一、实验简述用迈克耳孙干涉仪测波长时,光路如图(1)所示。图中S为He—Ne激光器,M_1M_2为互相垂直的两个反射镜,P_1为分光板,P_2为补偿板,L为凸透镜,E为观察屏,M_2＇为M_2在M_1中的虚像。     

读者来信

姚启均原著《光学教程》(第 2版 ) 63～ 64页上有这样一道例题 :“一迈克耳孙干涉仪中补偿板Ｇ2 的厚度ｔ=2ｍｍ ,其折射率ｎ2 =2 ,若将补偿板Ｇ2 由原来与水平方向成 45°位置转至竖直的位置 ,设入射光的波长为63 2 8 ,试求在视场中 ,将会观察到多少条亮条纹移过 ?”图 1　迈克耳孙干涉仪该书在解题中首先计算了当Ｇ2 与水平方向成 45°时 ,光线在补偿板内的路程ｔ′=ｔ/ｃｏｓ 3 0°,3 0°是根据折射定律得出的光线在补偿板内的折射角 .继而认为补偿板由原来与水平方向成 45°转到竖直位置 ,光程的改变为ｎΔｔ=ｎ(ｔ′ -ｔ) =ｎｔ[(1 /ｃ…     

用马赫—曾德干涉仪获得分波前干涉的圆形条纹

1引言两相于点光源（或点光源与平行光）在垂直于其连线方向的屏幕上所形成的干涉条纹为圆形条纹.由分振幅干涉装置如迈克尔孙干涉仪、牛顿环仪等可以很容易地产生圆形条纹.但对于分波前干涉装置如杨氏双缝、双棱镜、双面镜、洛埃镜、比累对切透镜等，要产生圆形条纹却非常困难，甚至不可能，即使对于比较特殊的梅斯林透镜也只能产生半圆形的干涉条纹.本文提出了一种实验方法，即对分振幅干涉装置马赫一曾德干涉仪进行适当的改进，使其产生分波前干涉并产生出圆形干涉条纹.对其条纹特点，本文进行了分析.所得到的实验结果与理论分析是一致的…     

由三个压电陶瓷堆组成的干涉仪移相器的校正与标定

根据傅里叶变换原理 ,提出了一种对由三个压电陶瓷堆 (PZT)组成的干涉仪移相器进行非线性及平行性校正与标定的方法。在对各个压电陶瓷堆进行非线性校正的基础上 ,利用干涉图像自动分析系统 ,综合分析各个压电陶瓷堆之间的牵制作用 ,从而得到对整体干涉仪移相器平行性校正的补偿依据。组建了一套卧式数字平面干涉仪 ,在干涉仪移相器承重 6kg的情况下进行实验 ,非线性误差由 12 %校正至 0 3 %。由于干涉仪相移器承重而引起的移相过程中的条纹旋转降至 2° ,条纹间距变化小于 2 %。     

空间拼接主镜望远镜共相位检测方法

总结了常用的共相位检测方法,分析了各种方法的特点及其用于空间望远镜在轨检测的适用性.提出了一种新的基于色散瑞利干涉原理的共相位误差检测方法和相应的干涉条纹数据处理方法--二维色散条纹分析法.介绍了色散瑞利干涉法的基本原理,给出了其检测拼接主镜望远镜共相位误差的光路图.为验证所提出的方法,搭建了一套色散瑞利干涉仪检测共相位误差的实验验证装置.初步的实验结果表明所搭建的色散瑞利干涉实验装置的量程叮达到200μm,多次测量值的均方根误差(重复性)优于2 nm,共相位误差δ≤1 μm时,测量精度为6.56 nm,可以满足空基分块主镜望远镜在轨共相f{7=检测的要求.     

付氏光谱仪中用软件取代干涉仪补偿板的研究

我们用计算机模拟实验证明,采用软件可以取代付氏光谱仪中迈氏干涉仪的补偿板,而对仪器的性能不产生任何不良影响。这一研究成果对于采用极易潮解而又比较昂贵的澳化钾,碘化铯等晶体作为补偿板的中红外付氏光谱仪具有可能的应用前景。     

对白光干涉法测量透明介质折射率实验的探讨

在时域中求解得到,光路中存在色散介质的情况下,白光双光束干涉光强度.由此证明了:用白光干涉法测量得到的是白光在色散介质中的群折射率,而并非相关报道中认为的折射率;讨论了介质厚度及色散对于涉条纹的可见度和干涉条纹显现时动镜移动范围的影响.上述结论得到了实验验证.     

基于电感耦合等离子体源的CO2色散干涉仪搭建和测试

在电感耦合等离子体源(ICP)装置上成功地搭建了一套没有减震系统的水平单道测量的CO₂色散干涉仪,用以测量等离子体的弦积分电子密度,并且与HCN干涉仪结果作对比,证明了CO₂色散干涉仪的可行性。     

正三角型三芯光纤中等腰对称平面波的调制不稳定性分析

详细分析了正三角型三芯光纤中等腰对称平面波的调制不稳定性.等腰对称平面波即两芯中场完全相同,第三芯中场入射功率与其他两芯中不同的平面波,其存在的前提是入射光总功率(P)必须大于某最小值(P_(min)),该最小值取决于光纤的线性耦合系数和非线性系数.对一给定的总功率P≥P_(min),令一芯中的入射功率为P_1,其他两芯中入射功率均为P_2,有两种形式的场分布:一种是P_1始终大于P_2,随着P的增加,P_1越来越大,P_2越来越小,依线性稳定性分析方法,该场分布对应的增益谱主要特征与双芯光纤非对称平面波的增益谱相似;另一种是随着P的增加,P_1越来越小,P_2越来越大,使用同样的分析方法,发现该场分布下增益谱与双芯光纤非对称平面波增益谱截然不同,其显著特征是无扰动下,在正常和反常色散区域均可产生不稳定性增益,且在正常色散区域,零扰动频率对应的增益最强;另一方面,耦合系数色散对增益谱的影响在正常和反常色散区域都非常弱,这与其在双芯光纤中的影响截然不同.该结果对基于多芯光纤的模分复用系统非线性效应的研究具有一定的指导意义.     

乌氏干涉测量的信息读取

针对乌氏干涉仪条纹信号调整难、用肉眼读数难等问题,提出将He-Ne激光作为乌氏干涉仪光源的设计,得到了高质量的干涉条纹信号,并采用光电转换方法将条纹移动信号转变为电信号实现了微位移的高精度测量。设计了光电信号检测电路,利用双门限整形电路标定出整形方波,克服了干涉信号在设定比较值附近抖动引起误处理的缺点;提出了辨向细分电路,在1路干涉条纹信号下,提取了具有正交性的2路电子信号,实现了干涉条纹的移动辨向与信号细分。按此方案设计并搭建了一套激光干涉检测实验装置,用2个计量差值为5μm的标准量块,对激光干涉检测装置进行了标定,在电路为4细分的情况下,该装置测量分辨率达79 nm;解决了乌氏干涉仪自动读数的问题,提高了乌氏干涉仪的测量精度和准确性。     

标定误差对色散条纹共相误差检测影响的修正

色散条纹共相误差检测技术需要以一定的方法对采集的色散条纹图像进行分析处理,才能得到所对应的平移误差值。与其他色散条纹分析方法相比,主峰位移提取法能够同时适用于大量程以及一个波长以内小量程的平移误差检测。但是,该方法的检测精度容易受到条纹中心线标定误差的影响。为对该影响进行修正,首先通过分析平移误差对双孔衍射图样的影响,提出了一种条纹中心线位置自适应提取方法;在此基础上,结合主峰位移提取法的基本原理,提出了修正条纹中心线标定误差影响的方法;最后搭建实验光路,验证了所提修正方法的有效性。实验结果表明,在存在中心线标定误差的情况下,所提方法能够取得小于30nm的测量精度,相比于修正之前精度大大提高。该方法有效地提高了主峰位移提取法的的抗干扰能力与工程实用性。     

光学一题

调节单色扩展自然光光源照明下的迈克耳荪干涉仪。以获得最大光强为I0、可见度为1.0的等倾圆条纹.现将一块λ/4波晶片插入干涉仪的一个光臂里,试问视场中的最大光强和可见度将会怎样变化?“光学一题”解答潘维济南开大学 自然光通过波晶片后仍然是自然光.初想起来,将λ/4波晶片插入迈克耳孙干涉仪的一个光臂后,除了波晶片厚度d所引起的圆条纹跳迁以外,在最大、最小光强上不会有什么变化,可见度仍然为1.0.但这个结论是错误的,错就错在没作仔细分析. 将入射的自然光等效成沿波晶片晶轴方向振动(e光)和沿与其垂直方向振动(o光)的两个振幅相等…     

基于Mach-Zehnder干涉仪的光纤气体传感器理论

提出了一种基于马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪的光纤气体传感器。由于Mach-Zehnder干涉仪具有抑制光源噪声和模式噪声的特点,在高精度测量中越来越受到重视。在干涉仪的传感臂上涂有对待测气体敏感的薄膜,由于气体与敏感层的作用,导致光纤纤芯折射率发生变化,两臂的相位差发生变化,并引起干涉仪输出光强的变化和干涉条纹的平移,平移量与气体浓度对应。根据杨氏双缝干涉的理论,利用MATLAB对该研究进行计算机仿真,绘制出单色光的杨氏干涉图样和光强分布曲线,及气室中通入一定浓度的待测气体使干涉图样产生平移。     

色散及视觉函数对白光干涉测折射率影响的分析

对使用迈克耳孙干涉仪白光干涉测量透明介质折射率实验中出现的3种异常现象的原因进行了分析。在考虑介质色散并对人视觉函数作适当简化的情况下,求得了干涉条纹可见度、可见白光干涉条纹时动镜的移动范围和折射率的表达式,并由实验对其结果进行了验证。结果表明,运用此方法测量所得的平行板透明介质折射率并非通常由相速度所定义的相折射率,而是白光在介质中由群速度所定义的群折射率。此方法可以用测量到的群折射率和已知的相折射率求得介质在中心波长处的色散。     

基于色散条纹传感器的拼接镜面共相的实验研究

研制极大望远镜的拼接主镜时,为使得望远镜系统成像质量达到衍射极限,子镜的定位精度需要满足共相位要求,那么必须对子镜之间的平移误差进行实时精确检测和校正.在对色散条纹检测和色散哈特曼检测原理分析的基础上,建造了一台色散条纹传感器,并在室内拼接镜面主动光学实验系统上开展检测实验,验证了检测信号和平移误差之间存在确定的函数关...     

大量程扫描频谱激光干涉仪的方案设计

啁啾脉冲频谱干涉仪是一种常用的高时间分辨连续测试仪器,但是时间分辨能力和测试量程之间的相互制约关系限制了其在超快变化、大时间尺度物理过程研究中的应用。利用线性啁啾脉冲序列和耦合光谱仪的条纹相机记录系统,设计了一种扫描频谱激光干涉仪。通过理论分析和数值模拟研究了扫描频谱激光干涉仪的工作原理,论证了其可行性,该干涉仪可以实现相位扰动信号的精确测量,且具有相当于啁啾脉冲频谱干涉仪的高时间分辨能力和数倍的测试量程。数值模拟分析了条纹相机采样时间对扫描频谱激光干涉仪测量结果的影响,发现在无噪声情况下,采样时间对测量结果的影响可以忽略,但是当存在数据噪声时,测量误差会随着采样时间的减小而增大。     

非对称迈克耳孙仪中的干涉条纹

一、相互“不协和”的实验现象图1是迈克耳孙干涉仪的等效光路图。1.对称光路(未加入玻片)对于非定域圆条纹和等倾条纹,条纹吞吐的交界在 M_1,M′_2重合处(即 x_0处);M_1由远而近,1,2两束光的光程差 L(=2dcosi,i为投射到 M_1,M_2上光线的入射角)减小,条纹吞,过 x_0后,条纹吐;干涉条纹的级别以圆心为最高。等厚直条纹     

HL-2M 装置 CO2 色散干涉仪研制

研制了一套新型 CO₂ 激光色散干涉仪用于 HL-2M 装置初始放电期间的电子密度测量。该系统采用 基于激光倍频的色散测量原理,能够消除机械振动产生的相位误差。该系统使用全新的调相式信号调制,研发了 相应的数据采集/处理/上传系统。根据实验测量结果表明,CO₂ 激光色散干涉仪和微波干涉仪测量曲线基本一致, 色散干涉仪系统的测量精度约为 2×10¹⁷m⁻³,密度测量上限能达到 10²¹m⁻³。