中北大学半导体与物理学院,山西 太原 030051
以推导的在生物组织中部分相干圆刃型位错光束传输时的交叉谱密度矩阵元,研究了传输中不同光束参数(光束波长λ、位错数目ndis、空间自相关长度σyy)对不同场点之间偏振特性的影响。部分相干圆刃型位错光束波长和位错数目不影响偏振态的初始值,而不同空间自相关长度的光束初始偏振态不同。随着传输距离增加,空间同一点的偏振态经历明显的起伏变化后最终趋于与源处一致,空间不同两点间的偏振态最终趋于一不同于初始值的定值。与远红外光和紫外光相比,可见光和近红外光更适合作为生物医学疾病诊疗的目标光束。位错数目越大,各偏振特征参量极值间距越大。空间自相关长度σyy与σxx的相对大小会影响偏振度的大小及变化趋势。
生物光学 圆刃型位错光束 偏振度 方位角 椭圆率 生物组织
1 中北大学 电气与控制工程学院,山西 太原 030051
2 中北大学 前沿交叉科学研究院,山西 太原 030051
3 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,山西 太原 030051
为了实现对Si、Ge、GaAs等红外材料应力缺陷检测,采用两个工作在不同频率的光弹性调制器级联,构成偏振测量系统。应力缺陷引入的双折射延迟量和快轴方位角两个参数,被加载到偏振测量系统调制信号中;利用数字锁相技术同时获取调制信号的基频项和差频项幅值,然后完成两个应力参数求解。详细分析了检测原理,并搭建了实验系统进行验证。实验结果表明,该检测方法及实验系统实现了应力方向角标准偏差为0.31°,应力双折射延迟量标准偏差为0.72 nm,高速、高精度和高重复度的应力缺陷检测,并且实现了Ge样品的应力缺陷方向和值大小分布测量,可为红外材料质量测试分析和评估提供有效手段。
应力缺陷 弹光调制 快轴方位角 延迟量 stress defect photoelastic modulation fast axis azimuth retardation
王爽 1,2,3,4崔志英 2,4冯华君 2,4李克武 1,2,3,4,*王志斌 3,**
1 中北大学 计算机科学与技术学院,太原 030051
2 宁波永新光学股份有限公司,宁波 315040
3 中北大学 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,太原 030051
4 浙江大学 光电科学与工程学院,杭州 310041
为了实现对波片快轴方位角和延迟量参数快速、高精度测试,提出了一种基于双弹光级联差频调制的波片参数测量方案。选用两个工作频率不相同的弹光调制器级联,构成偏振分析测量装置。波片的两个参数被加载到偏振分析装置的调制信号中,采用数字锁相技术同时提取调制信号的基频项和差频项,然后完成波片全部参数求解。按照原理分析,搭建了实验系统,并完成了系统初始偏移值定标,完成了632.8 nm的1/4波片,532 nm的1/4波片和1/2波片实验测量。实验结果表明,本文方案的快轴方位角测量最大偏差为0.2°,角度测量标准偏差为0.02°;波片的相位延迟量标准偏差优于5.64×10-4 rad,单点数据测量时间仅为200 ms。考虑到波片材料的双折射色散,根据检测激光波长下测量的相位延迟量,进一步计算出应用波长的波片延迟量。测量值与理论值最大偏差不超过1.17 nm,延迟精度优于λ/300。本文方案实现了高速、高精度和高灵敏的波片参数测量,可为波片加工测试和实验定标提供有效手段。
弹光调制 差频调制 波片 快轴方位角 延迟量 Photolastic modulation Differential frequency modulation Waveplate Fast axis azimuth Retardation 光子学报
2023, 52(11): 1112002
1 浙江大学 光电科学与工程学院,浙江杭州3004
2 宁波永新光学股份有限公司,浙江宁波315040
3 中北大学 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,山西太原00051
为了实现对光学材料、光学元件的快速、高精度应力双折射测试评估分析,本文提出了一种基于双弹光级联差频调制的应力双折射二维分布测量方案。将两个工作在不同频率的弹光调制器级联,构成偏振测量装置。光学材料和元件的应力双折射延迟量和快轴方位角参数,被加载到偏振测量装置的调制信号中;采用数字锁相技术,提取调制信号的基频项和差频项,然后完成应力双折射延迟量和快轴方位角两个参数求解;按照原理分析,研制了测试系统,并完成了系统初始偏移值定标;采用波片进行了测量精度和重复性测试,并完成了BK7玻璃样品的应力双折射分布测量实验。实验结果表明,该系统的快轴测量重复性为0.01°,双折射延迟量测量重复性为0.02 nm,单数据点测量时间小于200 ms。本文方案实现了高速、高精度和高重复度的应力双折射测量,同时具备应力双折射二维分布测量能力,可为波片、玻璃或晶体等光学材料双折射测量分析和评估提供有效手段。
弹光调制 差频调制 应力双折射 延迟量 快轴方位角 photoelastic modulation difference frequency modulation stress birefringence retardance fast axis azimuth 光学 精密工程
2023, 31(18): 2647
1 中国科学院云南天文台,昆明 650216
2 中国科学院大学,北京 100049
为了精确测量非消色差波片的延迟量与快轴方位角,基于拟合光强法与光谱分析法建立了一套高精度测量系统,实现了特定波长下非消色差波片延迟量在的高精度测量。对波片延迟量的测量方法及误差来源进行了详细的模拟分析。在拟合光强法下,重点仿真了光源光强抖动变化、检偏器初始安装精度、旋转波片定位精度等随机误差与各项系统误差对测量精度的影响,详细分析了拟合光强法不能精确测量波片延迟量为的原因。在光谱分析法下模拟了光源光强抖动变化、光谱的单色精度、检偏器定位精度引入的测量误差。在测量系统的建立中对上述两种测量方法影响较大的误差均进行了抑制,并对探测器的光电响应非线性效应进行了矫正。最后利用该测量系统对标称的波片、波片、波片进行了相关实测并利用非线性最小二乘法对测量数据进行处理,获得了参考波长在632.8 nm的各波片的相位延迟量与快轴方位角。由该测量系统的实测结果可知:本文采用的拟合光强法测量波片、波片延迟量的测量误差小于,测量精度比传统光强测量法高一个数量级以上。对于非消色差波片,在该测量系统下切换终端光强接受设备并采用光谱分析法对其进行测量,测得其延迟量误差小于,远小于拟合光强法的测量误差,克服了光强法无法精确测量波片延迟量为的缺陷。实测结果与模拟仿真相符。
测量 高精度 波片 相位延迟 方位角 误差分析 最小二乘法 Measurement High precision Waveplate Phase retardance Fast-axis position angel Error analysis Least squares fitting
陆军工程大学军械士官学校光电火控实验中心, 武汉 430000
基于方位角测量的定位跟踪系统隐蔽性好, 是反侦察、反干扰和实施突袭的有效手段。针对地面观测站对地面运动目标的定位需求, 建立目标匀速及匀加速直线运动模型, 为减小测角误差的影响, 依据最小二乘估计准则推导目标定位算法。分析影响定位精度的主要因素, 并从观测站数量、目标距离、角度测量误差等方面进行了仿真实验和数值分析, 采用蒙特卡罗方法分析了定位误差的均值、标准差等指标。计算表明: 在同等条件下, 采用3~4个地面观测站即可获得较优的定位精度; 定位误差及误差离散程度随着目标距离及角度测量误差的增大而变大。实验结果对于优化地面观测站参数配置、提高目标定位精度以及定量评估设备预期效果具有一定的借鉴意义。
定位跟踪 地面目标 精度分析 方位角测量 locating and tracking ground target accuracy analysis azimuth measurement
1 中北大学 仪器与电子学院, 山西 太原 030051
2 中北大学 前沿交叉科学研究院, 山西 太原 030051
3 中北大学 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原 030051
干涉法和补偿法等双折射测量方法需要转动待测样品或偏振元件,操作不便、测量速度慢、精度有限。提出了一种双弹光调制与上位机组成的双折射系统。由弹光调制来产生调制信号,加载待测样品信息,调制信号采集至上位机中进行数据处理,进一步完成延迟量和快轴方位角求解。对测试方案原理进行分析,重点进行了系统数据处理的上位机设计与实现,完成了软硬件系统搭建。采用1/4波片进行了实验测试,实验结果表明延迟量测量相对误差为2%,快轴方位角测量相对误差为0.4%,延迟量和快轴方位角的标准差分别为0.056nm和0.022°。
双折射 弹光调制 上位机设计 延迟量 快轴方位角 birefringence photoelastic modulation PC design retardation fast axis azimuth angle
强激光与粒子束
2023, 35(3): 034003