1 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学测量理论与精密仪器安徽省重点实验室，安徽 合肥 230009
剪切散斑干涉测量技术是一种非接触式高灵敏度的光学检测技术。从技术研究和应用领域等方面对剪切散斑干涉技术近年来的发展进行介绍，详细阐述空间相移剪切干涉测量、多方向剪切干涉测量、多功能复用测量等剪切散斑干涉新技术，并介绍其在航空、航天、汽车、机械、新材料等领域的无损检测应用。最后，对剪切散斑干涉技术的优势和不足进行分析讨论，并对未来的研究方向进行展望。
无损检测 剪切散斑干涉术 空间相移 多方向剪切 激光与光电子学进展
2022, 59(14): 1415004
合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
在基于马赫-曾德尔剪切散斑的干涉双成像系统中,剪切量的大小方向与空间载波大小方向可独立调节。系统在一个较小剪切量下有较大空间载波,检测质量较高。在传统马赫-曾德尔双成像系统中,相机的成像透镜放置在剪切系统后部,测量视场受剪切系统中第一块分光棱镜尺寸的限制,视场较小,效率较低。针对该问题,介绍了一种改进的空间相移马赫-曾德尔双成像系统。该系统将成像透镜放置在马赫-曾德尔剪切系统的前部,保留了双成像系统原有的剪切量与载波独立调节的优势,同时扩大了视场,提高了检测效率。对内含缺陷的被测物进行测量,证明了系统可用于缺陷检测。实验证明了可以通过更换成像透镜来改变该系统的视场,并与传统马赫-曾德尔双成像系统进行了对比,结果显示所提系统的视场较大。
四川大学光电科学技术系, 四川 成都 610064
针对当前单帧条纹技术存在的精度受到影响等问题及传统相位测量轮廓术受多帧采集限制的情况, 提出了一种基于单帧变形条纹的空间等步相移轮廓术。先提取所采集的单帧变形条纹图的零频成分, 通过滤除背景光并归一化处理, 可获得振幅为常数1的纯交流正弦变形条纹, 当该纯交流正弦变形条纹与该条纹顺延若干像素后的正弦变形条纹相加时, 根据和差化积即可获得一幅新的具有一定相移量的纯交流正弦变形条纹, 依此反复即可获得5帧相移变形条纹, 从而可以利用5帧相移解相算法重构待测物体的三维面形。实验验证了本方法的可行性和实用性。与传统相移轮廓术相比, 所提方法仅需要获取一帧变形条纹图, 无需采集多帧变形条纹, 可以实现实时三维测量, 而与傅里叶变换轮廓术相比有更高精度。
单帧条纹 三维测量 空间相移 相移轮廓术 实时测量 single-shot pattern 3D measurement spatial phase shift phase shifting profilometry real-time measurement
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室(天津大学), 天津 300072
为了精确稳定地测量物体微表面形貌, 设计了一种基于改进迈克尔逊结构的空间两步相移干涉系统。该系统在泰曼-格林偏振干涉仪的基础之上, 使用改进的迈克尔逊结构实现分光, 采用偏振方向分别为0°和45°的两偏振片作为相移器件, 在单个CCD相机中同时记录两幅具有90°相移的干涉图像, 然后由离散希尔伯特变换法提取相位, 获取物体表面形貌信息。搭建了两步相移干涉光路, 并通过对玻璃平板表面的检测, 验证了该系统的可行性。结果表明, 在实验室环境下系统重复测量结果的均方根误差小于0.02λ, 在实际微表面测量中具有良好的稳定性。
测量与计量 空间相移干涉 迈克尔逊结构 希尔伯特变换 测量重复性 measurement and metrology spatial phase-shifting interference Michelson architecture Hilbert transform testing repeatability
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
针对分幅面成像任意反射面速度干涉仪(VISAR)时间分辨和速度分辨的不足，研制了一套超高时间分辨空间相移面成像VISAR。用双VISAR干涉腔光路解决超短脉冲相干性问题，实现超高时间分辨；用沃拉斯顿棱镜代替传统点VISAR中的偏振分束棱镜分光实现简洁的空间相移光路；以梳状干涉条纹作为信号载体实现空间分辨；用空间变换方法实现相移条纹的像素匹配；再由四路推挽式信号处理方法获得相位，进而获得全场速度分布。该套面成像VISAR具有150 ps时间分辨和6 m/s速度分辨。用其测量了激光驱动铝膜飞片的速度场，给出了全场速度分布。实验结果验证了超高时间分辨空间相移面成像VISAR的可行性。
测量 全场速度 空间相移 激光驱动飞片 干涉条纹 中国激光
2014, 41(s1): s108002
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
剪切散斑干涉技术在表面形变测量中发挥着重要的作用，用于动态形变测量的空间相移技术使得散斑干涉技术更实用化。研究了一种基于菲涅耳双棱镜的空间载频产生方法，该方法与散斑剪切干涉结合可以实时地对变形梯度进行测量。应用菲涅耳双棱镜获得空间载频散斑干涉场并分析了双棱镜产生的剪切量和载频；采用单缝与菲涅耳双棱镜配合可以在一个散斑尺寸内产生空间载频；采用傅里叶分析方法进行了载频的标定，利用正弦拟合相移算法得到被测物的动态形变导数。实验结果证明采用菲涅耳双棱镜可以方便地实现散斑剪切干涉的空间相移测量，适合于动态形变检测。
测量 相干光学 散斑干涉 空间相移 载频
介绍双螺旋叠栅条纹检测光束准直性的基本原理,进一步就双螺旋叠栅条纹的特征参量与被测光束发散角(即光束准直精度)的关系进行分析和推导。在分析双螺旋叠栅条纹进行时,首先采用频域低通滤波提取纯叠栅条纹,然后提取纯叠栅条纹的特征参量。提出两种特征参量的提取方法,一种依次进行傅里叶变换计算相位信息的傅里叶变换方法,另一种是受传统时间相移算法启发而提出的空间相移算法,讨论了在两种方法中极坐标的重采样问题和相应的计算公式,并进行了计算机模拟。结果表明,傅里叶变换方法和空间相移算法实质都是获取叠栅条纹全场趋势的平均值,使最终光束发散角的检测具有很高的精度,对自成像条纹周期的检测误差在±2.8‰以内。
傅里叶光学 双螺旋叠栅条纹 光束准直 空间相移算法 极坐标重采样
1 中国科学院上海光学精密机械研究所,高功率激光物理国家实验室,上海,201800
2 复旦大学光科学与工程系先进光子学材料与器件国家重点实验室,上海,200433
研究了倾斜非周期PPLN中二次谐波感受到的空间相移,结果表明可用来补偿入射基波的任意空间位相畸变.将其应用在横向位相畸变的半导体激光束的质量改善上,可以获得转换效率近于传统PPLN的具有衍射极限光束质量的谐波输出.
非周期PPLN 空间相移 光束质量改善 半导体激光束
