1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 苏州慧利仪器有限责任公司，江苏 苏州 215123
3 苏州科技大学 物理科学与技术学院，江苏 苏州 215009
提出通过离轴照明系统抑制相干噪声的方案,设计了一种具有抑制相干噪声能力的照明系统。通过Zemax的非序列模式对照明系统进行仿真，得到了厚度为90 μm的离轴环形光斑，验证了此照明系统对相干噪声的抑制能力。将其作为19.05 mm（3/4英寸）Fizeau干涉仪的光源，设置对比实验，光源波长为632 nm，设置圆形噪点尺寸为120 μm~500 μm和尺寸为100 μm×350 μm的划痕。对设计的照明系统进行误差分析，优化照明系统成像质量，调整干涉系统参数，最终在照明光环宽度为42 μm、干涉腔长为15 mm情况下，干涉条纹的对比度提升至97.60%。
干涉测量 相干噪声 照明仿真 条纹对比度 interferometry coherent noise illumination simulation streak contrast
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 精密仪器与装备研发中心, 吉林 长春130000
为指导大口径非球面反射镜的精磨至抛光过程的加工, 设计了Ronchi光栅检测系统。采用零位补偿器替代补偿光栅的设计制作, 既能用Ronchi法对粗加工过程检测, 也能用于干涉仪检测; 模拟Ronchi检测过程中条纹形状与对应面型像差的关系, 通过判断条纹形状对加工过程进行指导; 针对某600mm口径的双曲面反射镜, 设计了Ronchi光栅检测系统、零位补偿系统、成像系统。分析检测系统元件剩余反射对成像结果的影响, 并提出相应的解决方案。分析表明, 在Ronchi光栅检测光路中, 分光棱镜表面5%剩余反射相对0.1%剩余反射, 像面暗条纹的照度值增量大于30倍, 条纹明暗对比度下降, 难以分辨; 光栅剩余反射大于3%时条纹中心产生亮斑, 亮斑照度与条纹照度值比大于5倍。通过优化系统结构, 降低元件表面剩余反射, 提高了像面条纹对比度。将Ronchi检测系统用于双曲面镜抛光过程的检测, 测得双曲面粗抛光后RMS值为0.042λ, PV值为0.291λ, 可有效指导非球面的精磨与粗抛光过程。
Ronchi光栅检测 像差 剩余反射 条纹对比度 ronchi grating testing aberration residual reflection fringe contrast
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所精密仪器与装备研发中心, 吉林 长春130033
为指导某600 mm口径的双曲面反射镜的加工, 设计了Ronchi光栅检测系统。针对系统检测过程中存在的杂光现象, 分析产生该现象的原因, 并提出相应的解决方案。结果表明, 在光线两次经过光栅的光路结构中, 分光棱镜的剩余反射率大于5%时, 像面处暗条纹的照度增大27倍, 条纹明暗对比度下降, 难以分辨;随着光栅剩余反射增加, 条纹中心产生亮斑现象, 条纹无法分辨。条纹面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加40多倍, 玻璃面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加80多倍。通过优化系统结构, 对分光镜与光栅进行替换与表面处理, 有效解决了杂光问题, 提高了像面条纹对比度。
Ronchi光栅 分光棱镜 剩余反射 条纹对比度 Ronchi grating splitting prism residual reflection fringe contrast
上海大学机电工程与自动化学院精密机械系，上海 200444
基于超小自聚焦（GRIN）光纤探头的干涉条纹对比度，研究了GRIN光纤探头对F-P干涉信号的影响。利用高斯光束分析超小GRIN光纤探头干涉条纹对比度理论公式，建立相应的测试实验系统。实验结果表明：聚焦光斑直径为15 µm的超小GRIN光纤探头，在腔长为600~1350 µm范围内，条纹对比度可以保持在0.8以上。而单模光纤探头的条纹对比度如果要保持在0.8，腔长范围仅为130~530 µm。因此，所研制的超小GIRN光纤探头可有效提高F-P干涉仪在大腔长时的干涉条纹对比度，为超小GRIN光纤探头在较长初始腔长或大动态范围的应用研究中提供了理论依据。
F-P干涉仪 超小GRIN光纤探头 高斯光束 条纹对比度 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0106002
1 浙江舜宇光学有限公司，浙江 余姚 315400
2 浙江大学 光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
3 南京航空航天大学 空间光电探测与感知工信部重点实验室，江苏 南京 211106
4 南京航空航天大学 航天学院，江苏 南京 211106
5 苏州大学 光电科学与工程学院，江苏 苏州 215006
计算全息图被广泛应用于高精度离轴非球面面形检测，为提升低反射率材料检测过程中的条纹对比度，提出了一种混合型计算全息图，对准区域使用反射型全息图，基于衍射效率模型给出了最佳对比度对应的膜层反射率，主区域使用位相型全息图实现衍射效率的提升，从而提升检测区域的条纹对比度。通过多步半导体工艺实现混合全息图的加工，并对某微晶材料离轴非球面进行检测，实验结果表明：该混合型计算全息图可以获得清晰的条纹对比度，最终检测精度优于0.02λ （λ=632.8 nm），该混合型计算全息图可广泛应用于低反射率非球面检测。
计算全息图 低反射率 衍射效率 条纹对比度 CGH low reflectivity diffraction efficiency fringe contrast 红外与激光工程
2022, 51(9): 20220547
1 南京信息工程大学自动化学院，江苏 南京 210044
2 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
3 南京信息工程大学大气物理学院，江苏 南京 210044
针对离焦投影二值条纹生成正弦条纹进行测量时，条纹对比度和测量景深降低的问题，提出了一种聚焦投影二值编码条纹的结构光测量方法。以正弦条纹单周期内的强度值为规律，对二值条纹进行编码。按特定方式对编码后的二值条纹进行处理后，可生成用于实际测量的正弦相移条纹。同时，结合二加一相移算法进行改进，复用获取正弦条纹的二值条纹来生成测量所需的背景灰度图像，减少一幅均匀平面图案的投影，进而提高测量速度和精度。实验结果表明，所提方法以标准球为实验对象，测得的均方根误差为0.0425 mm。在投影仪全程聚焦的情况下，采用二值条纹进行测量，在避免非线性影响的同时，能够减少对正弦条纹对比度和测量景深的影响，进而可获取高精度的重建结果。
测量 三维测量 离焦投影 二值编码 条纹对比度 测量景深 光学学报
2022, 42(22): 2212002
1 北京邮电大学理学院，北京 100876
2 北京石油化工学院致远学院，北京 102617
3 北京邮电大学电子工程学院，北京 100876
4 中国电信股份有限公司北京分公司，北京 100031
光的干涉图样携带了光波的振幅、频率、相位和偏振等重要的信息，而两束任意偏振态高斯光束干涉尚未被详细研究，因此研究高斯光束的偏振态与干涉图样之间存在的关联很有必要。本文利用光纤马赫-曾德尔干涉仪，对任意偏振态高斯光束空间干涉场进行了研究，得到了任意偏振态高斯光束干涉光强空间分布理论公式，并通过实验进行了验证。研究表明：两束偏振态完全相同高斯光束干涉，可以得到对比度为1的清晰干涉条纹图样；两束正交偏振态高斯光束无干涉现象，对比度为0；其他偏振条件下高斯光束干涉图样对比度介于0和1之间。本文理论和实验结果对于理解和应用偏振光干涉具有非常重要的意义。
物理光学 偏振光干涉 条纹对比度 椭圆偏振 圆偏振 光纤马赫-曾德尔干涉仪 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2126001
1 盐城师范学院物理与电子工程学院, 江苏省智能光电器件与测控工程研究 中心, 江苏 盐城 224002
2 江苏省大气探测激光雷达技术军民融合创新平台, 江苏 盐城 224002
马赫-曾德尔干涉仪 (MZI) 具有光学能量利用率高、便于视场展宽等优点, 在光学滤波、鉴频等方面具有广泛的应用。然而, 在实际应用中 MZI 频谱会受到各种因素的影响而导致性能下降。从理论上导出了在考虑入射光发散角 2θ0 和谱宽 Δν 的影响下, MZI 干涉频谱的理论表达式, 并定量分析了其对 MZI 频谱的影响。结果表明: MZI 的光程差 l 越大, 其频谱受 Δν 的影响越显著, l 与入射光波长 λ 比值越大, 其频谱受 θ0 的影响越显著; 当 λ=355 nm, l=3 cm时 (第 1 种情形), Δν=10 GHz 和 θ0=4.5 mrad 将分别使条纹对比度 K 降至 2.8% 和 16.3%； 当 λ=532 nm, l=59 cm 时 (第 2 种情形), Δν=0.5 GHz 和 θ0=1.25 mrad 将分别使 K 降至 3.2% 和 15%。 为减小发散角的影响, 从理论上进一步研究了棱镜式视场展宽技术。结果表明: 若补偿棱镜厚度 d 和折射率 n 满足 d=nl/(n-1), 对应第 1 种情形, θ0=50 mrad 时 K 仍高于 93.1%，θ0=70 mrad 时 K 将降至 33.3%; 在第 2 种情形下, θ0=25 mrad时 K 仍高于94.0%, θ0=35 mrad 时 K 将降至 37.6%。若 d 依据不同 θ0 取不同最优值时，在第 1 种情形下, θ0=70 mrad 时 K 仍高于 92.1%; 而在第 2 种情形下, θ0=35 mrad 时 K 仍高于 94.4%。
光谱学 马赫-曾德尔干涉仪 光束发散角 谱宽 视场展宽 条纹对比度 spectroscopy Mach-Zehnder interferometer beam divergence angle spectral linewidth field-widening fringe contrast
1 西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 陕西 西安 710021
2 中国兵器科学院宁波分院, 浙江 宁波 310022
基于迈克耳孙干涉仪原理研究不同偏振态光的两偏振分量大小对干涉条纹对比度的影响。同时,为快速计算条纹图像的对比度,提出一种基于Matlab的干涉条纹对比度计算方法。最后通过分析实验数据获取不同偏振态光的两偏振分量和干涉条纹对比度间的关系。该研究成果可运用于干涉仪器或干涉实验中,通过在光源处引入偏振调制来获得对比度高的干涉条纹图像,以提高测量精度。
测量 干涉 偏振态 条纹对比度 激光与光电子学进展
2019, 56(24): 241202
1 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
2 北京理工大学 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
3 北京遥测技术研究所, 北京 100076
为了研究射频强度调制激光信号光源的参量, 特别是调制深度对调制波的抗干扰能力产生的影响, 采用干涉法对射频强度调制激光信号在通过大气湍流干扰后其相位的变化进行了理论分析和实验验证。搭建了Mach-Zehnder干涉仪, 参加干涉的两束光分别为未经调制的单频光和调制后的双频光。以干涉条纹对比度作为信号相位起伏的衡量标准, 比较不同大气湍流干扰条件下, 干涉条纹的对比度随调制深度的变化。大气湍流由空间光调制器模拟产生, 分别在26.32%,42.04%,67.59%和85.04% 4种调制深度下, 比较有无大气湍流时干涉条纹的对比度的变化。结果表明, 调制信号的调制度越深, 其抗大气湍流干扰的能力越强。该结论对双频激光雷达光源的选择具有一定的参考意义。
物理光学 调制深度 干涉 大气湍流 条纹对比度 physical optics modulation index interference atmospheric turbulence fringe contrast
