1 浙江大学 信息与电子工程学院, 浙江 杭州 310027
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
干涉仪是综孔径望远镜的核心器件, 与传统的分立元件干涉仪相比, 集成光学移相干涉仪结构紧凑, 用于构建综合孔径望远镜能显著优化望远镜结构并提高系统稳定性。文中报道了二氧化硅基集成光学移相干涉仪的设计和制作, 并给出了对这种器件主要性能的表征结果。研究结果表明, 集成光波导制作技术可以保证干涉仪芯片上两个方向耦合器的耦合特性的一致性; 器件的插入损耗优于1.8 dB, 插入损耗均匀性优于0.1 dB; 通过对MZ干涉仪插入损耗的测量估计了移相器的偏差, 结果显示干涉仪中90 °移相器的偏差大约为1.5 °。分析表明, 二氧化硅基光波导技术用于综合孔径望远镜用光干涉仪制作具有显著的优势。
移相干涉仪 综合孔径望远镜 集成光学 光波导 phase-shift interferometer aperture synthesis telescope integrated optics optical waveguide 红外与激光工程
2019, 48(4): 0420001
1 中国工程物理研究院 机械制造工艺研究所，四川 绵阳 621999
2 西安交通大学 机械工程学院，陕西 西安 710049
针对移相干涉仪中移相器的标定，提出了一种基于干涉图计算移相量的迭代方法。该方法分为两步: 首先假设移相量已知，构建三元最小二乘方程计算位相; 然后假设位相已知，构建二元最小二乘方程计算移相量，同时依据三角函数关系和遍历原则，建立估算移相量计算误差的参数。利用计算机仿真和实验验证了提出方法的有效性。计算机仿真显示: 提出的方法比已有算法计算精度更高，而且误差估计值与实际计算误差偏离小于15%。在Fizeau干涉仪上开展了验证实验，利用两个电容位移传感器测量了镜架的位移。计算结果与电容传感器测量结果非常吻合，最大偏差仅为0.7 nm。另外，利用本文方法得到的误差估计值为0.52 nm，显示测量结果和计算结果的偏差在误差估计值范围内。所提出的方法可以高精度地提取移相量，且能给出移相量计算误差，是一种简单可靠的移相器标定方法。
移相干涉仪 移相器 标定 误差估计 迭代算法 phase-shifting interferometer phase shifter calibration error estimation iterative algorithm 光学 精密工程
2016, 24(10): 2565
内蒙古工业大学机械学院, 内蒙古 呼和浩特 010051
使用同步移相干涉仪重建波前相位时，需要对移相干涉图进行准确的位置配准和目标区域确定以保证重建精度和相位解缠绕算法的成功实施。提出一种基于统计分析方法的圆形域同步移相干涉图位置配准技术，对一组包含不同相位分布的干涉图按照对应像素位置进行方差分布函数计算；利用最大组间方差法完成阈值分割，从而分离出干涉图像的背景与目标区域，通过梯度运算检测出目标区域的轮廓；利用改进Hough变换算法估计出各个轮廓的绝对位置和半径参数。数值仿真结果表明，当轮廓半径大于64 pixel时，该方法的配准精度可以达到0.5 pixel。通过建立自参考同步移相干涉仪对该方法的可靠性与实用性进行实验验证。
物理光学 同步移相干涉仪 圆形域干涉图 位置配准 统计分析方法
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
波长移相干涉仪的移相值与干涉腔长度有关，需要对其标定方可采用定步长移相算法计算相位分布。为了标定研制的斐索型波长移相干涉仪，提出一种利用干涉图直接计算定步长移相值的新算法两帧差分平均移相算法(TDA)。对该算法进行模拟仿真，验证了算法的可行性和计算精度，并进一步开展了实验研究。结果表明：运用TDA算法处理定步长移相干涉图可以获得与实际值接近的计算结果；利用TDA算法标定的波长移相干涉仪的测量面形均方根(RMS)重复性优于0.07 nm(1.106λ/10000)，达到了设计指标；用该干涉仪与Zygo干涉仪对相同元件进行比较测量，检测结果之差的RMS为0.742 nm。
测量 波长移相干涉仪标定 移相算法 可调谐半导体激光器 中国激光
2013, 40(11): 1108004
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
研制波长移相干涉仪时为了选出满足干涉仪设计指标的激光器和CCD相机，采用直接计算法和蒙特卡罗法对干涉仪系统中的主要随机误差进行建模仿真。介绍了菲佐型波长移相干涉仪的基本结构和测量原理，对振动、空气扰动和激光光源不稳定性等随机误差进行了理论分析，建立了相应的数学模型。结合误差模型进行数值仿真，获得了各随机误差大小与测量结果之间的数值对应关系，完成了激光器和CCD相机的选型和误差分配。搭建了波长移相干涉仪实验装置并对其重复性进行测量。实验结果表明，搭建的波长移相干涉仪的均方根(RMS)重复性优于0.07 nm，基本达到设计指标。
测量 重复性分析 数值模拟 蒙特卡罗法 波长移相干涉仪 中国激光
2013, 40(10): 1008003
内蒙古工业大学机械学院, 内蒙古 呼和浩特 010051
针对现有共光路径向剪切干涉仪所存在的干涉条纹对比度不可调、剪切相位差复原精度低或移相方式复杂、光学系统调整困难等缺点，提出一种对比度可调的共光路径向剪切移相干涉仪，利用偏振分束实现对比度连续可调，用偏振移相技术实现四步移相干涉。对波前重建精度的主要影响因素之一，即条纹对比度，进行深入的理论分析与实验验证；并对液晶空间光调制器(LC-SLM)生成的实际像差进行实验测试。结果表明，共光路径向剪切移相干涉仪可获得最高的条纹对比度，有关起偏角与条纹对比度之间关系的研究结果可为相关光学系统的设计与建立提供重要的理论依据。
光学设计 径向剪切 移相干涉仪 条纹对比度 波前重建
1 电子科技大学光电信息学院， 四川 成都 610054
2 电子科技大学电子工程学院， 四川 成都 610054
3 中国科学院光电技术研究所自适应光学重点实验室， 四川 成都 610209
电控液晶光栅在卫星激光通信、激光雷达的光束指向应用中具有体积小、光束灵活可控的优势。而获取电控液晶光栅对光波前的相位调制分布则是评价液晶光栅性能的关键。提出液晶光栅调制波前相位的共轭移相干涉测量技术，通过实验对比验证了实测远场分布与近场相位计算远场分布的一致性，由此可实现由近场相位测量的光束指向控制新方法。
测量 波前相位 共轭移相干涉仪 液晶光栅 中国激光
2011, 38(10): 1008004
在对光学元件面形进行检测和光学系统成像质量的评价中，移相干涉测量技术有着广泛地应用。但是，光学干涉仪的测量精度对环境的要求非常苛刻，环境的振动和空气的扰动会对测量结果产生很大影响。提高移相干涉仪的抗振性很有必要，受到广泛重视。国际上移相干涉仪的抗振技术主要包括主动抗振和被动抗振两方面，两种技术具有各自特点。
光学测量 振动 移相干涉仪 抗振技术 optical measurement vibration phase-shifting interferometer vibration-insensitive technique
1 南京理工大学,电光学院,南京,210094
2 南京信息工程大学,信息与通信系,南京,210044
将被动抗振和主动抗振相结合的混合控制技术应用于解决光学移相干涉仪抗振系统的不确定性问题,其中主动抗振采用鲁棒控制策略.该方法克服了由模型和干扰所引起的不确定性,使得控制系统能够有效地抑制抗振模型的不确定性和外部振动的干扰.仿真结果表明,该方法使光学移相干涉仪在振动的干扰下具有较好的鲁棒稳定性和控制准确度.
光学移相干涉仪 抗振系统 主动振动控制 鲁棒控制理论
1 镇江船艇学院自动化教研室,江苏,镇江,212003
2 南京理工大学电子工程与光学技术学院,江苏,南京,210094
环境振动严重影响移相干涉测量的过程.在运用光学外差法测得移相干涉仪环境振动信号的前提下,设计了采用高速DSP芯片的振动控制器,它对电压形式的振动信号进行采样,用自适应LMS算法分析振动信号,同时输出反馈控制信号.反馈控制信号驱动PZT光学移相器对振动引起的光程差(或波前相位)变化进行实时补偿.通过这种闭环控制,系统能够对幅频积小于100waves*Hz的环境振动进行有效补偿,实验中获得了稳定的移相干涉条纹,保证了光学测试的正确性.
光学测试 移相干涉仪 环境振动 振动控制器 自适应LMS算法 PZT移相器
