1 西南石油大学机电工程学院石油天然气装备教育部重点实验室，四川 成都 610500
2 成都工业学院智能制造学院，四川 成都 611730
针对载波外调制过程中引入的调制深度偏移以及载波相位延迟等因素对光纤地震计解调结果的影响，提出一种多级正交信号融合计算方法，综合考虑三级倍频载波以及三级贝塞尔函数对解调效果的影响，并在此基础上计算载波相位延迟和相位调制深度C，实现对解调结果的误差补偿。实验结果表明：多级正交信号融合计算方法改善了表征解调结果非线性失真程度的总谐波失真，解调结果改善后总谐波失真达到-90 dB，同时解调结果信纳比达到84 dB，综合二者可看出所提算法对相位延迟和调制深度C具有强鲁棒性；所提算法解调结果可达到的本底噪声水平；所提算法解调结果相位延迟稳定在0°左右，与其他算法的结果相比，所提多级正交信号融合计算方法对于信号解调具有更好的实时性。
光纤光学 光纤振动传感 相位生成载波 相位解调 相位延迟 调制深度 光学学报
2023, 43(22): 2206005
1 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心，河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心，河北 保定 071002
非偏振分光棱镜在干涉仪中引入的非线性误差将对仪器的测量精度产生不可忽视的影响，所以测量非偏振分光棱镜所引入的相移特性并探究其补偿方法是非常有意义的。基于琼斯矩阵描述偏振态的方法，设计、搭建了非偏振分光棱镜透射及反射相移的测量系统，并对反射相移进行了有效补偿，此外，还对相移的温度特性进行了实验探究。系统采用双光电探测器平衡探测的方法可以消除光源功率抖动的影响，具有探测精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。研究结果表明：非偏振分光棱镜的反射相移明显大于透射相移，将2个反射相移接近的非偏振分光棱镜进行组合后整体相移明显降低。此外，随着温度的变化，相移也会发生变化，相移的温度特性曲线中存在相移量最小的拐点，该方法有助于寻找非偏振分光棱镜的最佳工作温度。
分光棱镜 相位延迟量 相移补偿 温度特性 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1712002
中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
在波片相位测试中，引入涡旋相位板，通过构建波片相位延迟量和出射光的中空椭圆光斑方位角之间的函数关系，对相位延迟量进行仿真计算，实现对波片测试方法的论证分析。在理论上将波片相位延迟量的测量范围扩大到了，理论测量误差不超过。
仪器，测量与计量 波片 相位延迟量测量 涡旋相位编码 方位角 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2112001
南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
偏振敏感全场光学相干层析术（PS-FFOCT）可以产生生物组织样本的双折射和二向色性等正面深度分辨图像。PS-FFOCT系统在生物组织双折射特性测量中的一个重要问题是分析系统中1/4波片相位相对延迟误差对测量精度的影响。搭建了一个PS-FFOCT系统，建立了系统测量的Jones矩阵模型，然后利用该模型分析了系统中1/4波片相位相对延迟误差对双折射参数测量精度的影响。最后，利用Matlab软件分析揭示了误差的具体影响特性。该研究结果对设计PS-FFOCT系统及精确测量生物组织双折射特性有很大的帮助。
1/4波片 双折射特性 相位相对延迟误差 偏振光学相干层析术 激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1617003
Author Affiliations
Abstract
1 MOE Key Laboratory of Laser Life Science & Institute of Laser Life Science, College of Biophotonics, South China Normal University, Guangzhou 510631, China
2 Guangdong Provincial Key Laboratory of Laser Life Science, College of Biophotonics, South China Normal University, Guangzhou 510631, China
3 Department of Ophthalmology and Optometry, School of Medical Technology and Engineering, Fujian Medical University, Fuzhou 350004, China
We present for the first time, to the best of our knowledge, a needle probe for photoacoustic viscoelasticity (PAVE) measurements at a depth of 1 cm below the sample surface. The probe uses a gradient index rod lens, encased within a side-facing needle (0.7 mm outer diameter), to direct excitation light (532 nm) and detection light (1325 nm) focused on the sample, collecting and directing the returned detection light in a spectral domain low coherence interferometry system, which allows for obtaining optical phase differences due to photoacoustic oscillations. The feasibility of needle probe for PAVE depth characterization was investigated on gelatin phantoms and in vitro biological tissues. The experimental results in an in vivo animal model predict the great potential of this technique for in vivo tumor boundary detection.
needle probe photoacoustic viscoelasticity measurement depth-resolved mechanical phase delay mechanical interface Chinese Optics Letters
2022, 20(8): 081701
浙江理工大学机械与自动控制学院，浙江 杭州 310018
为了提取固体表面的微振动信息，本文提出了一种基于正弦相位调制干涉仪和实时归一化PGC-DCM算法的探测方法。采用归一化PGC-DCM算法实现载波相位调制深度和载波相位延迟的计算，然后对正交干涉信号分量进行预归一化，再经过运算消去干涉信号条纹的对比度系数，实现正交干涉信号分量的完全归一化，最后利用微分交叉相乘原理实现干涉信号相位的解调。利用数值仿真证明了解调算法的有效性，并在光学暗室环境中搭建了一套正弦相位调制干涉系统，对多种不同频谱特征的固体表面微振动进行探测实验和信息解调；实验结果表明，所提方法能够准确探测固体表面的微振动信息，在3 kHz的被测微振动频率范围内，干涉信号相位解调的平均信噪失真比为33.0956 dB，动态范围优于22.75 dB。
测量 正弦相位调制 表面微振动 调制深度 载波相位延迟 归一化
利用琼斯矩阵分析了Porro棱镜的相位延迟,并根据相位延迟情况设计了补偿波片。在Porro棱镜的最大延时下,得到两对补偿波片0.57λ/0.43λ(对波长为λ的光束产生0.57×2π/0.43×2π的相位延迟)和0.93λ/0.07λ。利用琼斯矩阵仿真了两对波片的补偿情况,结果表明,0.93λ/0.07λ波片能实现补偿的方位角范围为3.6°,约为波片0.57λ/0.43λ的3.6倍,接近实际实验结果(3.1倍)。此外,较宽的角度调节范围在方便调节激光器的同时能提高激光器的稳定性,为Porro棱镜谐振腔的相位延迟补偿提供了新思路。
激光器 Porro棱镜 琼斯矩阵 相位延迟 补偿波片 中国激光
2021, 48(21): 2101004
1 暨南大学理工学院光电工程系，广东 广州 510632
2 暨南大学信息科学技术学院电子工程系，广东 广州 510632
3 集成光电子学国家重点实验室，北京 100083
光谱编码型穆勒矩阵测量技术具有测量速度快、结构紧凑、低损耗、无移动部件等优点，单次测量可获取穆勒矩阵全部元素。其主要原理是采用一组特定厚度比例的相位延迟片，将样品的穆勒矩阵元素调制到光谱的频率通道上，再通过光谱的傅里叶变换解调出穆勒矩阵。其中相位延迟片的厚度或延迟量误差将导致解调的穆勒矩阵元素产生较大误差。本文通过理论推导得到具有延迟量误差的光强一般表达式，并详细地推导了利用单一样品求解得到延迟量误差的过程；利用单一样品求解延迟量误差可以避免不同样品对初始相位的影响，提高延迟量误差求解精度；还对穆勒矩阵测量中延迟量误差的影响进行了仿真，并实验验证了误差标定以及补偿方法的可行性。
激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1926001
1 超声医学工程国家重点实验室,重庆医科大学 生物医学工程学院,重庆市生物医学工程学重点实验室,重庆 400016
2 超声医疗国家工程研究中心,重庆 401121
超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行相位延时控制, 获得灵活可控的合成波束及实现动态聚焦、偏转、声束形成等各种相控效果。精密聚焦延时是超声相控阵动态聚焦的核心, 无论是在超声相控阵发射延迟控制还是接收延时补偿中, 都需精确控制相位延时。该文介绍了国内外超声相控阵系统延时分辨率的发展历程和研究现状, 并分析了各个方法的优缺点。
超声相控阵 延时分辨率 动态聚焦 波束合成 相位延时 ultrasonic phased array delay resolution dynamic focusing beam synthesis phase delay
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院 中国科学院太阳活动重点实验室, 北京 100101
相位延迟-电压曲线的精确标定是向列型液晶可变相位延迟器能否实现高精度偏振测量的关键。为了提高液晶相位延迟的测量精度, 建立了一套精确高效的自动测量系统。首先, 提出了一种新的测量方法, 该方法综合了光强法、索累补偿器法以及等偏离测量技术, 可以解决现有方法测量精度低或效率低的问题。在此基础上建立了测量系统, 并利用Labview技术实现了系统的自动化测量, 进一步缩短了测量时间。最后, 对系统的测量误差、重复精度以及工作效率进行了实验验证。实验结果表明, 系统延迟测量误差小于0.057 5％λ, 重复精度小于0.019 7％λ, 可在30 min内完成100个延迟采样点的自动化测量。该系统适用于可见光范围内液晶可变延迟器相位延迟-电压曲线的精确标定。
液晶相位可变延迟器 相位延迟-电压曲线 精确自动化标定 索累补偿器法 等偏离技术 liquid crystal phase variable retarder phase delay-voltage curve precise automated calibration compensator method equivalent deviation technology
