双螺旋叠栅条纹检测光束准直性的两种方法

介绍双螺旋叠栅条纹检测光束准直性的基本原理,进一步就双螺旋叠栅条纹的特征参量与被测光束发散角(即光束准直精度)的关系进行分析和推导。在分析双螺旋叠栅条纹进行时,首先采用频域低通滤波提取纯叠栅条纹,然后提取纯叠栅条纹的特征参量。提出两种特征参量的提取方法,一种依次进行傅里叶变换计算相位信息的傅里叶变换方法,另一种是受传统时间相移算法启发而提出的空间相移算法,讨论了在两种方法中极坐标的重采样问题和相应的计算公式,并进行了计算机模拟。结果表明,傅里叶变换方法和空间相移算法实质都是获取叠栅条纹全场趋势的平均值,使最终光束发散角的检测具有很高的精度,对自成像条纹周期的检测误差在±2.8‰以内。     

一种新的与偏振无关的双向2×2光开关的设计

设计了一种由偏振光分束器(PBS)、位相型空间光调制器(PSLM)、反射镜、半波片(HWP)和1/4波片(QWP)构成的2×2光开关.该光开关所用器件少,具有结构紧凑规整、功能的实现与信号光的偏振态无关以及可以完成双向交换等特点.进而通过2×2光开关的级连,设计了一种与偏振无关的4×4光开关的实验模块.     

与偏振无关双向2×2和4×4自由空间光开关

利用成熟的偏振控制技术,设计了一种由偏振光分束器、相位型空间光调制器和反射镜构成的2×2光开关,该光开关所用器件少,具有结构简单紧凑、控制灵活方便、功能实现与信号光的偏振态无关以及可以双向交换等特点;在此基础上通过2×2光开关的串连,设计了一种与偏振无关的双向4×4光开关的实验模块,根据其路由选择与控制方法,得到了4×4光开关实现信号光全排列无阻塞输出与交换对应的路由状态表,并对该实验模块的功能实现进行了详细的分析与讨论。     

二元编码光栅的误差扩散算法研究

为了研究二元误差扩散算法,采用计算机仿真的方法产生光栅模板用于位相测量轮廓术,分析误差扩散点数和误差分配系数对编码方法和测量精度的影响.结果表明,应用3种常见的误差分配系数用于产生正弦光场都具有较高的测量精度,三者间没有显著性差异.误差扩散点数对编码方法和相位测量精度的影响较小.实验证明,采用误差扩散编码后,系统综合误差可以控制在1%的等效波长以内,验证了二元误差扩散方法的可行性与精确性.     

自由空间与偏振无关的1×N和N×1光开关设计

基于光开关在全光通信和光互连网络中的重要作用，设计了由偏振光分束器（PBS）、相位型空间光调制器（PSLM）和反射镜构成的1×N和N×1光开关模块，其中N＝2m，m＝1，2，3…。该设计利用PSLM对信号光偏振态的控制，在自由空间实现信号的路由和切换，信号光的P光分量和S光分量同时参与工作，并在输出端口重新会合，因此光开关表现出与信号光偏振态无关的特点。同时，该光开关所用器件少，具有结构简单紧凑、控制方便灵活和操作迅速快捷等特点，而且具有很强的重构与升级能力，对于构建大规模的交换矩阵具有一定的作用。     

线结构光双传感器测量系统的标定方法

针对现有线结构光双传感器测量系统标定过程中对设备要求高、标定过程复杂等难题,提出了一种简便的基于平面标定参照物的现场标定方法。该方法不需要设计复杂的校准模型和高精度的辅助调整设备,只需要将一个绘制有棋盘格图案的平面参照物在两个传感器公共的测量范围内任意摆放几个位置,即可完成双传感器标定,并建立两个传感器之间的相互关系,进一步将多个局部世界坐标系下的标定特征点统一到一个全局世界坐标系中,从而建立起两个传感器与线结构光平面间的标定方程。实验验证了该方法的可行性,实测平面高度的均方根(RMS)误差为0.03 mm。     

用光学方法产生随机数的蒙特卡罗计算

蒙特卡罗(Monte Carlo)方法[1,3]是通过随机变量求解数学、物理、工程技术问题的数值方法.它的基本思想是:首先建立一个与实际问题或过程有关的概率模型或随机过程,使它的参数等于问题的解,然后通过对模型(或过程)的观察成抽样试验来计算所求参数的统计特征,最后给出所求解的近似值,而解的精确度可用估计值的标准误差来表示. 蒙特卡罗方法的优点在于能解决一些用经典方法难于求解的问题,尤其适合于求多维问题的解,例如求解高维线性代数方程组,计算效率比用经典方法高得多.此外,蒙特卡罗方法具有很大的灵活性,在计算数学中,很多不同类型的问…     

绝对编码光栅的相位细分及其在位移测量中的应用

提出通过光栅条纹相位的精密测量,获取光栅高精度位移信息的方法。具体方法是对光栅图像采用多码道设计,用CCD二维图像传感器获取测量段光栅图像多码道信息。对最低码道图形的周期函数序列进行傅里叶变换、基频滤波和逆傅里叶变换获得光栅截断相位分布,其余码道信息提供相位展开的级次,以此获得测量段光栅的绝对相位分布。用光刻的手段制作了实用的绝对编码光栅,基元码道的尺寸是:27.36μm用于明条纹,27.36μm用于暗条纹,最小基元码道空间周期为54.72μm,光栅长度为14008.32μm。在步长近似3μm的位移测试中,与比对的标准仪器记录值比较,标准偏差为0.2057μm,精度在亚微米量级。重复性实验表明,位置测试的稳定性为0.09μm(标准差),得到600倍以上细分的分辨力。     

基于相位测量偏折术的非球面法线向量测量

非球面可以由其法线汇来表征,即可以由法线距和法线角的关系来描述.提出了一种基于相位测量偏折术(PMD)的非球面反射镜法线向量检测方法.在PMD测量系统中,将待测镜沿光轴方向作相对移动.在移动过程中,由CCD相机扫描待测镜,观察并记录下随待测镜移动而发生变化的条纹图,通过相位分布计算得到非球面法线距和法线角的关系,即非球...     

三维成像中相位级次自编码的相位测量方法

提出一种相位级次自编码技术的相位测量方法.与传统的相位测量技术不同,该方法利用截断相位的微分值作为编码通道,完成对各条纹级次的编码.构造的代码序列总长度为投影条纹的周期数,每个周期作为一个码元,由相邻若干码元构成一个代码子序列.相位计算后,根据截断相位的微分信息,可以提取出各周期及其码元值,通过在设计的代码序列中进行代...