为了使远场相干光斑分布及干涉图样的条纹间距和条纹对比度满足激光主动相干探测的要求, 对基于马赫-曾德尔干涉原理的相干光发射装置发出的相干高斯光束在远场的扫描相干光场分布特性进行了分析, 推导了高斯光束远场扫描相干光场的解析光强分布公式, 得到了高斯光束远场扫描干涉图样。利用物理光学相关原理推导了远场的相干光光程差、干涉图样的条纹间距以及条纹对比度的表达式。数值仿真分析了马赫-曾德尔干涉光发射装置的分束镜旋转角度、探测距离和扫描角速度对远场相干光强分布特性的影响, 得到了这几个物理量之间的定量关系。结果表明, 远场扫描相干光强分布主要受到分束镜旋转角度、探测距离和发射装置扫描角速度等参量影响; 干涉光发射装置的分束镜旋转角度同时影响远场接收屏上干涉图样的条纹间距及条纹对比度。该研究结果对实际探测中如何选取分束镜的旋转角、使其在满足条纹间距目标尺寸要求的前提下, 适当调节旋转角度, 获得尽可能大的条纹对比度是有帮助的。

气泡是常见的玻璃缺陷,远场干涉法可直接测量玻璃厚度方向的气泡尺寸,为了给测量时观察角的选择提供理论依据,基于几何光学原理和菲涅尔公式,建立了光束的远场干涉模型并导出干涉条纹的相对光强计算公式。以冕牌玻璃(K6)、重冕玻璃(ZK6)、重火石玻璃(ZF6)为例,通过数值分析,得到干涉条纹的相对光强分布规律:相对光强幅度随折射率的增大而增大;全局来看,相对光强幅度随偏向角的增大呈先增大后减小的趋势,其变化不具有周期性;局部来看,相对光强幅值、条纹角间距近似相等,其变化具有近似周期性,且条纹的可见度较高。

为了测量固态透明物质中气泡直径,采用远场干涉的方法测量玻璃棱镜中气泡直径。平行激光束照射到棱镜中的气泡时,在远场将产生圆环状干涉条纹,利用气泡远场干涉模型进行理论分析,并用分光仪对三棱镜外干涉条纹进行测量,取得一组关于干涉条纹角位置的数据,由折射定律换算为棱镜内干涉条纹角位置,进而使用计算软件MATHEMATICA计算出气泡直径。结果表明,测量相对差为0.2%,所测气泡直径的方向应为入射激光束的方向,对气泡在载物台上方的位置要求不严格;对测量方法进行适当改变,亦可测量其它形状透明介质内的气泡直径。这一测量结果对透明物质中气泡形状的研究是有帮助的。

提出一种测量平板玻璃中气泡直径的方法。用平行He-Ne激光束照射平板玻璃内的气泡, 在远场产生圆环状干涉条纹。利用气泡远场干涉理论模型, 使用分光仪对平板玻璃外干涉条纹角位置进行测量, 由折射定律换算为平板玻璃内干涉条纹角位置, 进而使用计算软件mathematica计算出气泡直径, 测量结果显示平板玻璃内气泡的形状为椭球。给出了快速测量气泡直径的建议。因为是远场干涉, 对气泡在载物台上方的位置要求不严格。对夫琅和费圆屏衍射条纹的干扰进行了分析, 为平板玻璃内气泡直径测量提供了一种新的方法。