波片光谱检测方法的研究

本文提出使用索列尔补偿器,采用零补偿原理,用自己设计的光学系统,对1.1～1.6μm近红外区的波片进行了双折射位相差的测试,得到了被测波片的色散曲线。本文还对1/4波片的质量测定进行了分析,提出了三种简便易行的测试消光比的方法,提出了减少测试误差的简便措施。最后对主要误差进行了分析。     

傅里叶变换光谱仪非线性光程差分析与校正

针对由非线性光程差恢复出的光谱会出现附加频率噪声而导致复原谱线加宽,严重影响光谱质量,为此提出一种仅对特征光源进行一次测量即能完成干涉图非线性光程差校正及波长定标的方法。通过对特征光源的单次测量可获得干涉图,计算干涉图中包含的非线性相位与大致中心频率,并计算相对光程差,进而获得光程差与采样点之间的非线性映射关系,最终通过二次采样实现非线性光程差的校正。以静态双折射傅里叶变换光谱仪为例,首先构建系统的非线性光程差模型,给出非线性光程差的校正方法及其原理,然后采用汞氩灯作为特征光源进行实验验证,通过获取的干涉图提取汞氩灯的特征谱线,分析出不同波长下其对非线性光程差的影响,最后对非线性光程差进行校正和波长定标。实验结果表明,经所提方法校正后,546.074 nm波长处谱线的半峰全宽由未校正的9.08 nm变为4.14 nm,说明所提方法有效提升了光谱仪的分辨率与准确度。     

一种新型密集波分复用滤波器的调谐特性分析

研究了一种新型模拟双折射结构DWDM滤波器的中心频率和带宽的可调谐特性.研究表明：当给定满足一定平坦化要求的光谱透射率所需的各模拟波片中偏振旋转器的旋转角时,通过模拟波片中楔形介质对的相对位移来调节光在各模拟波片中的光程差,同时保持光程差仍满足特定的比例关系,可实现中心频率及带宽的调谐.当光在各模拟波片中的光程差变化较小时,可实现中心频率的调谐,此时带宽的改变很小,可忽略不计；随着光程差变化的不断增大,带宽的改变则不能忽略.     

近红外偏振干涉相位补偿器的稳定性

相位补偿器是偏振干涉仪的核心部件,其稳定性直接影响偏振干涉光谱仪的可靠性.本文分析了相位补偿器的光程差相对灵敏度、光楔倾斜误差、斜入射角误差和温度适应性等指标,并给出相应的误差容限计算公式.研究表明:相位补偿器移动光楔沿运动方向的抗干扰能力是经典迈克尔逊干涉仪的2/Δnsinθ倍,抗倾斜能力是经典迈克尔逊干涉仪的1.75/Δn倍;当入射光以微量倾斜误差入射后,相位补偿器不会产生额外的附加光程差;―20~85℃范围内的温度变化对相位补偿器产生的最大光程差误差为1.8μm,具有很高的热稳定性;当光楔角为30°时,干涉仪在性能、尺寸和成本之间达到均衡;晶体材料的双折射率差通常远小于1,偏振干涉的稳定性更加明显.本研究为相位补偿器在更为复杂的环境中的应用奠定了基础.     

计算机产生全息图对补偿器检测的技术研究

用一种计算全息板代替补偿器零检验光路中理想的大型非球面,实现对补偿器的定量检验.用于检测补偿器旋转对称的二元反射式全息板根据非球面方程设计,并确定其光程差,再由激光直写(精度可达0.6μm)来制作完成,合成相当于理想非球面反射波前.其检测精度小于λ/10.补偿器的参量由抛物面和三级球差理论确定.     

双弹光级联的差频调制型应力双折射测量

针对光学材料、光学元件的快速、高精度应力测试评估需求，提出了一种基于双弹光级联差频调制的应力双折射测量方案。应力双折射延迟量和快轴方位角信息被加载到差频弹光调制信号中，运用数字锁相技术同时提取弹光调制的差频信号和基频信号，进一步求解出应力双折射延迟量和快轴方位角。对该新方案的原理进行了分析，并搭建了实验系统，对系统初始偏移值进行了实验定标。采用Soleil-Babinet补偿器完成了测量精度和重复性测试，并完成了施加应力样品的应力双折射测试。实验结果表明，该系统的延迟量测量精度为2.3%，延迟量测量重复性为0.032 nm，双折射测量重复性为0.17 nm/cm。此外，单数据点测量时间不超过200 ms。     

双折射滤光片的精确分析

在研究双折射现象中非寻常行为及折射率的新结果的＾（１，２）基础上，建立了准确的光程差模型，给出了无△ｎ＝ｎ０－ｎｅ≤ｎ０（或ｎｅ）近似的双折射滤光片产生位相差的精确公式，新光程差模型正确地描述了调谐滤光片时各段光程的位置大小，新公式不仅适用光轴平行表面的也适用光轴倾斜表面的滤光片，由于调谐滤光片法光轴倾斜的滤光片折射率变化比平行的大，所以，前者具比后者更宽的调谐范围，应用新公式，设计了一块调谐钛宝     

干涉光谱仪中棱镜的分光特性

对光波在Wollaston棱镜中的传播特性进行了深入的分析,得出了关于光波法线和光线的折射方向、折射率的解析表达式。对不同入射位置和不同入射角下o光与e光之间的光程差进行了计算机模拟,给出了相应的关系曲线。结果表明光程差与入射位置关系具有很好的线性,在切割角不太大的条件下光程差与入射角的关系也具有较好的线性。为双折射型空间调制干涉光谱仪的设计和应用提供了理论依据。     

NaCl溶液补偿非平衡热光关联成像系统

热光无透镜鬼成像系统要求物光和参考光两个光路的光程相等,当不满足此条件时,成像质量就会下降。实际应用中热光关联成像系统两臂长度相等的条件极为苛刻,很难满足。笔者设计了一种补偿式热光关联成像系统的实验方案,利用NaCl溶液补偿物光和参考光两个光路的光程差。实验结果表明,将一定浓度的NaCl溶液放在光程较长的光路中,可以有效补偿非平衡系统的光程差,从而获得待测物体清晰的关联像。     

迈氏仪上提高测折射率精度的新方法

本文提出了在迈克耳孙干涉仪上测折射率的一种新方法,它具有原理简单,实验方便,结果较精确的优点。一、测试原理利用钠光灯的双线特性,在迈克耳孙干涉仪上调出干涉视场视见度为零。在此状态下,把厚度为t,折射率为n的待测均匀介质插入光路中。若空气折射率为n_o,则附加了光程差⊿_1=2(n-n_o)t (1) 当干涉仪反射镜间距改变a后,多产生的光程差     

双强度调制偏振光谱测量原理及仿真

针对单强度调制偏振光谱测量技术存在混叠且有效光程差有限的缺点,提出双强度调制偏振光谱测量新方法,该方法通过双强度调制干涉信号的和差处理,即保证单强度调制偏振光谱测量的优点,又能有效消除混叠现象,提高有效光程差和光谱分辨率,再对和差处理后的干涉信号进行傅里叶变换即可得到被测偏振光谱。文章对双强度调制偏振光谱测量方法进行了理论推导,并通过MATLAB对模拟入射光偏振光谱的干涉信号和傅里叶反演光谱进行仿真;仿真结果显示,该方法和差处理后可有效消除混叠且有效光程差提高一倍。通过理论分析和仿真验证了该方法的可行性,为进一步的工程实现提供理论支撑。     

新型干涉高光谱成像系统的光束剪切特性分析

提出了一种基于新型双折射横向剪切分束器的高光谱成像方法,采用的横向剪切分束器主要由Wollaston棱镜和角锥反射体组成.在分析双折射分束器的偏光结构和分光机理的基础上,利用光线追迹方法分析了光束在Wollaston棱镜中的传播特性,通过计算光束在双折射分束器中的传播方向及出射位置,推导出调制光程差的理论表达公式.根据理论推导结果,分别仿真分析了系统在不同扫描模式下光程差与入射光视场角以及角锥顶点偏移量的调制关系.基于理论分析结果搭建了实验装置,对光程差分析结果进行验证,实验结果与理论分析结果匹配较好.所提方法可以提高剪切光束的平行性,保证干涉条纹的高调制度,降低了复原光谱准确度对光学装调精度和元件加工精度的依赖性,具有结构稳定、复杂度低的显著特点.     

白光下液晶器件光程差分布的测试与单色光验证

提出了把液晶波片作为电控补偿器,使用偏光显微镜的白光照射条件下测试液晶器件光程差二维分布的方法,建立了液晶器件在正交偏光下测试二维光程差分布的验证系统。使用该系统测试了液晶电控波片的光程差分布,将测试数据与传统的1/4波片法的测试结果进行了标定,误差在3%以内。在此基础上,使用上述系统完成了液晶光楔、紫外光寻址的透过式液晶空间光调制器二维光程差分布的测试,得到了二者的电控二维光程差分布规律。该方法的进一步优化,还可以用于液晶光学相控阵列的测试。研究意义在于,可以用偏光显微镜自带的白光照明系统来测试电控液晶器件在多个波长,包括近红外波段下光程差二维分布的显微结构,用于液晶光学相控阵列的驱动电压非线性校正、相位凹陷与回程区检测,还可用于液晶空间光调制器的光学寻址伽马校正等方面。     

Solc型液晶可调谐滤光片的研究

对Solc型滤光片基本原理的分析,表明改变单轴晶体光程差就可实现可调谐滤光。向列相液晶具有电控双折射效应,因此提出利用平行定向的向列相液晶盒作为电控双折射相位元件构成可调谐的Solc型滤光片。设计并制作了一种具有代表性的六片式扇形结构形式。实验表明,该器件具有良好的调谐性能,可实现在450～650nm区间光谱分辨率小于93nm和在550～650nm区间光谱分辨率20nm的可调谐滤光。Solc型滤光电具有透射率高、旁瓣少的优点,可应用在要求高透射率的场合。     

傅里叶变换光谱仪用于白光光谱测量的实验设计

傅里叶变换光谱仪通过迈克耳孙干涉仪中双光束干涉强度与光程差变化之间的函数关系获得光源的光谱信息.基于自制的傅里叶变换光谱仪,利用光敏电阻和数据采集系统记录动镜沿镜面法线方向匀速运动过程中白光干涉图像的强度变化,得到了白光的相干长度,同时对干涉光强随光程差的分布函数进行了傅里叶余弦变换,得到了被测白光光源的光谱分布.     

高速转镜干涉成像光谱仪的光程差分析

针对一种新的高速转镜干涉成像光谱仪的工作原理,给出其光程差的计算方法及结果.通过设定相关参量,重新构建光程差方程,并给出光程差在不同参量情况下的计算结果图,比较不同参量的影响.给出的光程差方程,为高速转镜干涉成像光谱仪的设计及获得的光谱图复原提供参量依据.     

四种典型旋转型干涉仪的光程差分析和仿真

从经典迈克尔逊干涉仪结构出发,主要分析了四种旋转型干涉仪的结构特点,以及干涉仪的光程差与旋转角度之间的关系。通过设定参数,使用干涉仪光程差表达式对这四种旋转型干涉仪的光程差作了模拟仿真。在干涉仪光程差表达式基础上,对这四种旋转型干涉仪的旋转速度与旋转角度之间关系也作了模拟仿真。通过对干涉仪光程差的模拟仿真和比较,能够直观地反映出干涉仪光程差与旋转角度之间的关系。在要求运动速度误差控制在3%以内情况下,讨论了四种旋转型干涉仪的旋转角度范围。通过对干涉仪的光程差分析和仿真,这对于研究干涉仪的结构和性能分析具有很好的借鉴意义。     

飞秒光纤激光相干偏振合成系统全光纤光程差自适应控制方法研究

提出了一种全光纤光程差自适应控制方法,并成功应用于飞秒光纤激光相干偏振合成系统。建立的光程差自适应控制系统以现场可编程门阵列(FPGA)控制电路为硬件基础,基于爬山法设计了有效的控制算法,成功解决了光程差自适应控制与锁相控制相互干扰的问题。实验结果表明,系统可以完全补偿±60λ范围内的光程差漂移,具有良好的连续工作稳定性,可以满足飞秒光纤激光相干偏振合成系统中光程差自适应控制的要求。     

检验仪器轴向位移对测定大型反射镜表面形状精度的影响

为了检验大型反射镜的非球面形状,广泛地应用干涉法。通常是在利用一种专用或通用的补偿器的情况下,通过不等臂的泰曼-格林型干涉仪来实现的。补偿器在离干涉仪一定的距离上形成一种沿着被测表面的法线传布的所需形状的波前。     

像平面式干涉成像光谱仪光程差分析与计算

像平面式干涉成像光谱仪的光程差(OPD)线性度与光谱及图像重建精度直接相关。分析了光程差产生原理,通过分别对单个像面的正离焦及负离焦部分光程差进行讨论,给出了像平面式干涉结构在单侧及双侧离焦模式下的光程差表达式,并对两者在不同波长满足奈奎斯特条件时的光程差及其非线性残差进行仿真,并通过实验验证。仿真结果表明:系统在两种工作模式下的光程差非线性残差均随像面夹角增加而增大,单侧离焦模式零级点两侧光程差不对称,且负离焦部分残差较小;双侧离焦模式零级点两侧光程差对称,但非线性残差大于前者。实验结果表明,当工作波长较短时(如紫外),单侧离焦模式负离焦部分在实际应用中可认为满足光程差线性分布关系。