基于强度干涉原理的双光路动态测量方法

在近场光存储方案中,头盘间距动态测控技术是近场光存储理论和技术的实用化。根据近场光学头的飞行特点,提出了一种基于光强干涉原理的测量系统,重点介绍了其测量原理和标定方法。采用双光路结构来提高测量分辨率,利用光偏振特性来消除反馈光对信号光的干扰。通过对系统性能的分析和试验表明,动态特性达到了500kHz,测量分辨率高于1nm,可满足系统高精度动态测试的要求。     

基于三维缺陷检测的双光路双远心光学系统设计

针对基于SMT技术生产的PCB板产品的三维缺陷检测问题,设计了一款高分辨率、高远心度及低畸变的双光路双远心光学系统。它通过远心投影物镜经共光路物镜将DMD数字条纹均匀投影至待测物面,同时经由共光路物镜和成像物镜收集物面反射条纹光至CMOS接收面。使用ZEMAX光学软件分别对三部分镜组进行优化设计,分析了系统的像差和调制传递函数。设计结果表明:共光路物镜部分采用长工作距离、大视场角及物方远心结构,空间频率50lp/mm处,各视场的MTF接近衍射极限;投影光路畸变小于0.1%,在投影面上全视场范围MTF在6lp/mm处大于0.8且条纹周期均匀;成像光路畸变小于0.05%,在全视场范围MTF在80lp/mm处大于0.3。仿真成像结果表明,在离焦量为+/-6mm时仍能达到景深范围内分辨率要求,能有效提高3D AOI检测质量。且双光路双远心系统所用材料基本为普通玻璃且重复率较高,利于加工和节省成本。     

基于实时双光路校正的分光测色仪优化设计

设计了一种基于实时双光路校准的分光测色仪结构,在现有双光路设计中加入校准光源对主光路和辅助光路进行实时双光路校准.构建算法对由温度变化引起的传感器响应效率变化进行修正,并设计实验在不同温度下对仪器采样稳定性进行评价.实验表明,采用了实时双光路校正仪器的工作温度从10℃变化至30℃后,测量数据稳定性标准偏差小于等于0.03,最大偏差小于等于0.04,相对于现有技术方案有显著改善.     

双光路成像干涉定心系统设计

在光刻投影物镜镜片加工和装配时,为了满足磨边定心和装配定心阶段对镜片测量的量程、灵敏度和准确度不同的需求,本文提出了一种双光路准直成像复合干涉的定心方法,采用同一光路实现准直和干涉两种不同的测量方法,分别针对磨边定心和装配定心的测量需要.根据实际需要设计了测量系统的参量,根据该参量对系统的测量范围、灵敏度和准确度进行了理论分析.结果表明:该系统在准直测量阶段的测量范围从1μm到500μm,测量灵敏度最高为0.2％,测量准确度为1.02 μm;在干涉测量阶段的测量范围从0.01 μm到1.9 μm,测量灵敏度最低为0.1％,测量准确度达到0.2 μm,可以满足在磨边定心阶段大量程、低灵敏度、低准确度以及装配定心阶段小量程、高灵敏度、高准确度的定心要求.采用双光路成像干涉原理的定心系统满足了设计需求,可指导光刻投影物镜等高准确度物镜的生产和装调.     

双激发波长拉曼光谱仪的双光路集成设计北大核心CSCD

为了提高高端探测器的利用率与增强拉曼光谱仪同时对不同物质检测的适用性,将多个波长激发的拉曼光谱仪集成设计成为一个光谱仪,将具有重要的应用价值。提出了一种基于CT结构双波长(532nm和785nm)激发的双通道拉曼光谱仪设计方法。所采用的这种设计方法基于探测器的工作特点为实现双光路结构同时工作创造了条件,从而最大程度的增加了光谱测量范围,同时该方法也实现了对探测器的有效感光面像元的充分利用并且最大程度地实现了高光谱分辨率。优化结果表明对于532nm的激发波长,分辨率为5cm^(-1)、光谱范围达到80~4200cm^(-1);对于785nm的激发波长,分辨率为3cm^(-1)、光谱范围达到200~2300cm^(-1)。     

基于双光路差分测量法的光纤粉尘浓度测量研究

矿井环境粉尘浓度的测量与治理一直是采矿行业安全发展的一项难题。为了实现对井下场所粉尘浓度安全、实时地监测，研究采用内腔式循环系统获得实验粉尘的空间均匀分布，采用双光路光纤差分测量法解决探测窗口表面的落尘问题。以玉米粉为研究对象，注入5种不同粉尘质量，通过计算粉尘质量浓度与衰减系数之间的比例系数，校准获得粉尘质量浓度的测量值，测量结果与理想计算粉尘质量浓度曲线基本吻合。研究发现，双光路光纤差分测量法可有效解决探测器表面的落尘问题，可为矿井环境粉尘浓度光纤监测技术的工程应用提供参考。     

光路自动准直快速调整数学模型研究

推演了用于计算机快速调整的巨型激光器光路自动准直控制数学模型,分析了ICF准直光路的光学特性及光路调整特点,据此求解出了准直控制的输入偏差量和输出控制量之间的数学模型.该模型在某大型激光装置的光路自动准直中得以实际应用,八路主放大级1～2程光路的准直时间＜3 min,3～4程光路的准直时间＜8 min,主放大级输出光束近场准直准确度优于0.3%,远场指向的准确度优于0.3″ RMS（均方根准确度）.     

二氧化硫浓度的双光路紫外吸收测量法

利用紫外吸收原理建立了双光路测量SO2 浓度的数学模型 ,讨论了其关键参数和数据误差 ,设计出在 0～9999ppm范围内 ,在线测量标准误差小于± 5 0 ppm的系统。     

渤海固有光学量高光谱遥感反演

水体固有光学量是重要的海洋光学参数,是辐射传输模型最基本的输入参数,对于海洋光学遥感和水色研究具有重要意义。基于2005年渤海高光谱实测遥感反射率和总吸收系数数据,首次利用非线性最小化优化模型,反演水体总吸收系数等固有光学量。经过实测数据的检验,412,440,510,555,650和676 nm波段总吸收系数的反演平均相对误差分别为33.8%,20.4%,27.7%,37.5%,9.5%和10.8%。模型误差源主要为模型参数的不确定性和测量误差,通过讨论发现,光谱斜率S对总吸收系数的反演影响相对较少,而光谱指数Y导致的反演误差是不可忽略的。模型适用于高光谱数据,填补渤海固有光学量的最优化反演研究的空白,并可用于高光谱遥感数据的固有光学量遥感反演研究。     

光纤气体传感的双光路相位保持方法

在波长调制法的光谱吸收型气体传感器设计中,通常采用二次谐波检测技术.然而含有气体体积分数信息的被测信号和二倍频参考信号的相位差变化严重影响了二次谐波信号测量结果.采用双光路相位保持设计来解决这一问题,设计包括移相电路和双光路两部分,移相电路由数字电路组成.调整方便,用来消除电路本身固有延时;光路部分通过增加一路不经气室吸收的参考光路,同检测光路组成双光路,保证无论光纤长度如何变化,被测信号和参考信号相位始终相同.在波长调制的基础卜引入双光路相位保持设计后,随被测信号相位0～90.变化,测量结果误差值低于士10%.这种设计提高了系统检测结果的稳定性,实现了恶劣环境中,任意距离任何位置的气体体积分数检测.     

非相干光反馈表面轮廓测量实验研究

数值研究了非相干光反馈时半导体激光器输出功率随反馈系数的变化关系以及待侧物体离焦量与反馈系数的关系.提出了基于非相干光反馈的表面轮廓测量系统,并实验验证了系统的可行性,完成了对一元硬币的二维平面扫描成像,并分析了实验结果中的误差以及可能影响测量结果的主要因素.     

基于激光技术的压痕应变花及测试应变的原理

介绍了一种用于测试面内三个应变分量的应变测量技术,在试件表面预先压制三个压痕,通过激光照射压痕,经衍射后干涉,产生干涉图。通过分析变形前后干涉斑点的光强值的变化来对待测位置进行应变测量。实验表明该方法对待测试件表面损伤小,且压痕应变花尺寸小,是一种新的光学应变测试技术,不仅可以用来进行普通应变测量,尤其对解决小空间应变测试问题有其独特的优点。     

一种基于光学倍乘原理的绝对距离干涉测量系统

介绍了一个基于光学倍乘原理的绝对距离干涉测量系统。系统包括两个干涉仪:采用半导体激光器作为光源的定位干涉仪和测量位移的外差干涉仪。介绍了光源的选择,系统的设计以及信号的采集和处理方案。采用这套绝对测量系统,可以实现长度为2m以内的绝对距离测量,定位精度可以达到±0.5μm。     

基于光学三角原理的内径非接触测量方法

基于光学三角测量原理,提出了一种非接触测量内径的方法。对激光双光三角测量原理与单光三角测量原理进行了分析对比。采用单光三角测量原理设计了一种非接触式测量内径的光电测量系统。论述了系统的组成和总体结构,并通过实验对测量系统的精度进行了验证。结果表明,系统的测量误差不大于0.03mm,重复性测量精度优于±0.03mm。     

动态测量的高光谱图像压缩感知

针对高光谱图像相邻波段之间具有强光谱相关性的特点,为了提高高光谱图像压缩感知的重构效果,本文提出一种利用边缘信息设计动态测量率的压缩感知算法。首先,通过随机投影的分块压缩感知方法对每个图像块以固定测量率采样,重构出单波段图像作为其他波段的先验信息,并对其提取出图像边缘区域;然后,根据每个图像块边缘信息的丰富程度来自适应分配测量值。在固定总测量数的前提下,对不同图像块分配不同的测量次数。最后,利用分配好的测量次数对其余波段进行采集和重构。仿真结果表明,在相同总测量数情况下,本文提出的动态测量算法重构出的高光谱图像质量（PSNR）与传统固定测量压缩感知策略相比提高了1~4 dB,相比较下的重构时间也减少,在成功重构高光谱图像的基础上更增强了细节处的图像质量。     

金属纳米线弹性性能的尺寸效应及其内在机理的模拟研究

本文应用分子动力学(MD)方法和改进分析型嵌入原子模型(MAEAM)研究了Ni, Al和V纳米线的弹性性能尺寸效应及表面对其影响, 并计算了相应完整晶格材料的弹性性能. 结果表明本文计算完整晶格材料的弹性性能与已有实验和理论的结果相符合. 而计算所得各金属纳米线的体模量明显低于相应块体材料的结果, 且随纳米线的尺寸增加而呈指数增加, 并接近于常数. 在此基础上, 通过研究Ni, Al和V纳米线表面能的尺寸效应及其分布特征进一步探讨了自由表面在尺寸影响纳米线弹性性能过程中的作用及其内在机理.     

测量大口径光学元件反射率用精密扫描系统误差分析

为测量高能激光传输系统中大口径高反射率光学元件的反射率,设计了一种大口径光学元件二维扫描的精密测量系统。介绍了该系统的结构及其工作原理,分析了影响系统测量精度的因素,从理论上分析了扫描系统的系统误差对测量精度的影响,结果表明在垂直于光束传播方向上,水平偏差在0.29 mm时,测量误差在10-6量级;腔长的变化量较小时,可通过对衰荡腔腔镜的调节,实现对旋转轴偏差的补偿及对系统的精细调节。通过拟合处理光强与时间的数据得到对应的一次指数函数拟合曲线,并通过计算得到衰荡时间和反射率,经过对比分析可知,该误差分析方法能比较有效地测量腔镜的反射率,并能减小实验数据本身带来的误差。     

一种抗光干扰光幕靶的设计与改进

提出一种抗光干扰光幕靶的设计方法。当光幕靶工作于近炮口距离时,炮口火光会影响光幕靶产生误触发信号,从而影响测试系统的准确度。设计利用了光电器件阵列对火光同时反映的特点,设计光电补偿部件及前置放大减法器,将火光引起的变化的光电流信号抵消掉。分析了设计原理,并用实弹射击的方法验证了电路设计的正确性。     

Nonlinear optical properties in double-sided nonlinear media with Z-scan technique based on the Huygens——Fresnel principle

We present a theoretical model to analyse the propagation of a Gaussian laser beam through double-sided nonlinear media. This model is based on the Huygens--Fresnel diffraction integral method. This theoretical model is not only consistent with the cascade structure model for a small nonlinear phase-shift but also can be used for a large nonlinear phase-shift. It has been verified that it is suitable to characterize the double-sided nonlinear media compared with the cascade structure model. A good agreement between the experimental data and the results from the theoretical model is obtained. It will be useful for the design of multi-sided nonlinear materials.