1 山东交通学院 理学院, 山东 济南 250357
2 南京航空航天大学 物理学院, 江苏 南京 211106
基于分数Talbot效应,利用纯位相光栅设计了一种二维棋盘格状阵列照明器。利用菲涅尔衍射理论分析了平面光波照射下纯位相光栅衍射光场,得到位相调制为(0,π/2)的二阶纯位相光栅可以实现压缩比为2的棋盘格状阵列照明。利用二元光学器件制作技术,在光学玻璃基底上制作了位相光栅。在扩束激光光束照射下,在分数Talbot距离处获得了效率为83.2%的棋盘格状明暗相间光斑阵列。实验结果很好地验证了理论分析结论。研究结果对于光互连、光通信、光电混合处理领域中阵列微光束生成和应用都具有较高的理论和实用价值。
衍射 光栅 Talbot效应 Talbot阵列照明器 diffraction grating Talbot effect Talbot array illuminator
暨南大学光子技术研究院, 广东省光纤传感与通信技术重点实验室, 广东 广州 510632
轨道角动量 (OAM)光束具有螺旋形相位分布, 在信息光学、光捕获、光学操控等领域都有着重要的应用。本文设计了一种可以生成聚焦 OAM光束的平面型光学器件。该器件利用迂回相位的编码方式, 在平板上加载了根据分数 Talbot效应计算得到的特定相位分布。使用时域有限差分 (FDTD)分别对具有正方形和六边形周期性结构的光学器件进行仿真模拟。结果表明, 平面波经过此器件可以转化为阵列型聚焦 OAM光束。该器件加工方便, 容易拼接或复制, 集成度高, 可以用来生成高质量大面积阵列型 OAM光束。
分数 Talbot效应 轨道角动量 周期性结构 迂回相位 fractional Talbot effect orbital angular momentum periodic structure detour phase
1 西南技术物理研究所, 成都 610041
2 陆军装备部航空军事代表局驻成都地区军事代表室, 成都 610036
为了满足100m~3km特长焦距参量的测试校准需求, 采用Talbot-Moiré条纹技术法, 设计了一套长焦测焦仪。针对影响仪器测量不确定度的系统参量, 分别设计了校准方法, 并对仪器测量不确定度评定结果进行了实验比对验证。结果表明, 校准后仪器测量不确定度评定为6.4%; 校准后的长焦测焦仪测量结果与刀口仪测量结果满足测量不确定度比对公式; 对比结果最大为0.64, 小于1; 长焦测焦仪测量不确定度评定合理。该研究验证了长焦测焦仪系统参量校准方法的可行性。
测量与计量 长焦距测量 Talbot效应 Moiré条纹 测量不确定度 measurement and metrology long focal length measurement Talbot effect Moiré fringe measurement uncertainty
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室, 江苏 南京 210042
3 中国科学院大学, 北京 100049
提出了一种基于Ronchi光栅Talbot效应的相位恢复方法。将CCD相机置于Ronchi光栅的Talbot距离处,记录Ronchi光栅的自成像强度分布。通过随机并行梯度下降(SPGD)算法优化Zernike多项式系数,恢复入射相位。数值模拟实验结果表明,所提出的方法能够快速实现高精度的相位恢复,具有收敛速度快、精度高、抗噪声等优点。
光栅 光计算 相位恢复 随机并行梯度下降(SPGD)算法 Ronchi光栅 Talbot效应 Zernike多项式
1 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安交通大学苏州研究院, 江苏 苏州 215123
3 西安工业大学机电工程学院, 陕西 西安 710021
针对传统阴影叠栅轮廓术深度测量范围有限的问题, 根据阴影叠栅条纹对比度的变化特点, 提出了大深度范围内的阴影叠栅轮廓新型测量方法。该方法将光栅置于不同的高度, 在物体表面形成叠栅条纹, 通过将不同高度范围内的条纹相位测量结果相互融合, 实现了大深度范围内的阴影叠栅轮廓测量。分析了光栅处于不同位置时叠栅条纹的相位分布特点, 提出了基于重叠区域的相位融合方法和误差补偿方法。通过实验验证了所提出方法的可行性和准确性。
测量 深度测量范围 阴影叠栅轮廓术 相位融合 Talbot效应 叠栅迭代误差补偿 光学学报
2016, 36(12): 1212001
1 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安交通大学馥莉食品装备工程与科学学院, 陕西 西安 710049
3 西安工业大学机电工程学院, 陕西 西安 710021
传统的阴影叠栅轮廓术的测量深度十分有限。根据点光源照明下Talbot自成像的空间分布规律，提出将点光源下的Talbot效应应用于阴影叠栅三维轮廓测量的方法。推导点光源模型下阴影叠栅测量系统中相机接收到的光强随物体到光栅距离变化的数学表达式。数值模拟和实验表明，相对于传统的阴影叠栅轮廓术，利用Talbot效应会大大增加阴影叠栅轮廓术的测量深度。分别使用文中所提出的方法和传统的阴影叠栅轮廓术对同一物体表面进行测量，两次测量结果之差在±5 μm 内。说明将点光源下的Talbot效应应用于阴影叠栅轮廓测量能够准确地反映物体表面的三维形貌。
测量 光学三维测量 阴影叠栅轮廓术 菲涅耳-克希霍夫积分 Talbot效应
研究了基于周期极化掺镁铌酸锂（PPMgLN）晶体的二维六角可调相位光栅及其Talbot效应光衍射成像。理论模拟不同相位差及分数Talbot距离条件下的近场光衍射强度分布，计算取样区内衍射强度随相位差和分数Talbot距离的变化，给出相位差恒定及变化情况下取样区强度最大值的位置。在理论研究基础上，设计与制备PPMgLN六角可调相位阵列光栅，并进行了Talbot衍射成像的实验研究，实验结果与理论研究吻合较好。
光栅 Talbot效应 周期极化掺镁铌酸锂 电光效应
线阵半导体激光器(LDA)内部发光元周期排列，基于Talbot效应，改进传统Littrow外腔窄线宽系统，在Littrow外腔中置入反射率为20%平平镜构成Talbot外腔以进一步窄化激光器输出谱宽，并将外腔窄线宽输出通过铷池进行吸收实验。实验结果表明：铷池对Tablot外腔输出吸收系数比Littrow外腔吸收系数相对提高42.9%，说明Talbot外腔能有效提高外腔输出谱宽的均匀性，提高半导体激光器泵浦效率。
碱金属蒸气激光器 线阵半导体激光器 Talbot效应 窄线宽 alkali vapor laser diode laser array Talbot effect narrow linewidth 强激光与粒子束
2013, 25(10): 2561
1 西安工业大学 光电工程学院测控技术与仪器系，陕西 西安 710065
2 西安应用光学研究所,陕西 西安 710119
长焦距测量的Talbot-Moiré法是研究热点，目前很多方法虽然都是基于Talbot现象和Moiré技术，但基本原理和实验方案各不相同，因此焦距计算公式也不相同。基于透镜位相变换作用，利用Talbot效应和Moiré条纹，通过图像处理的方法获得条纹的斜率变化，根据焦距与莫尔条纹斜率之间的关系求得透镜焦距。由于长焦透镜的焦距相对于被测透镜厚度大得多，完全可以看作是薄透镜对光束的变换，可用薄透镜对球面波的变换作用来近似表示其对高斯光束的变换。因此，该方法测量长焦透镜焦距对于高斯光束与非高斯光束焦距测量结果无差别，均适用。最后全面分析了该测量方法的误差及精度极限。在影响测量精度的各个误差因素中，光栅节距误差对焦距测量的影响最为显著。
焦距测量 Talbot效应 莫尔条纹 精度 focal length measurement Talbot effect Moiré fringes precision
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
2 中国科学院研究生院,北京 100049
3 西安工业大学 光电工程学院 测控技术与仪器系,西安 710032
利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量长焦透镜焦距,根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.分别采用Canny算子和形态学方法对光栅的栅线中心进行像素级定位,再用高斯曲线拟合对其进行亚像素定位.经过对标准条纹的标定,验证了该方法的条纹中心定位误差小于0.1个像素.采用光栅作为系统的自基准对CCD像素当量进行了亚像素标定,为条纹斜率和宽度的计算提供了可靠的测量基准,经过计算,采用这些数据计算的焦距误差为0.10%.
焦距测量 Talbot效应 莫尔条纹 亚像素 标定 Focal length measurement Talbot effect Moiré fringes Sub pixel Calibration
