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干涉仪环境振动的外差检测与自适应控制 被引量:8
1
作者 吴栋 朱日宏 +2 位作者 陈磊 何勇 姬会东 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期1493-1496,共4页
测试环境的微振动干扰会引起干涉图的抖动,影响移相干涉仪的测量准确.设计了一种内嵌于移相干涉仪的外差测振光路,对干涉仪所受环境微振动进行实时检测;采用单片RF/IF集成芯片对两路40MHz的模拟外差信号直接进行比相,简化了通常使用的... 测试环境的微振动干扰会引起干涉图的抖动,影响移相干涉仪的测量准确.设计了一种内嵌于移相干涉仪的外差测振光路,对干涉仪所受环境微振动进行实时检测;采用单片RF/IF集成芯片对两路40MHz的模拟外差信号直接进行比相,简化了通常使用的数字测相方法.在测得环境振动信息后,运用DSP技术和自适应信号处理的方法,实现了基于PZT移相器的自适应振动控制,实验结果表明干涉仪对幅频积不大于100waves·Hz的环境振动的抑制能力达-39dB. 展开更多
关键词 干涉仪 环境振动 外差测振 位检测 自适应振动控制
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新型移相量块干涉仪的研制 被引量:7
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作者 张旭东 刘香斌 +2 位作者 王世婕 王振华 吴月艳 《计量学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期257-261,共5页
研制了一台用于0.5~100 mm量块测量的新型移相量块干涉仪,分别以波长为633 nm和543 nm的两台稳频激光器作为测量光源,通过一根单模光纤引入到干涉仪内。高精密移相器实现5步移相干涉测量,CCD相机采集干涉条纹并计算干涉条纹小数,被测量... 研制了一台用于0.5~100 mm量块测量的新型移相量块干涉仪,分别以波长为633 nm和543 nm的两台稳频激光器作为测量光源,通过一根单模光纤引入到干涉仪内。高精密移相器实现5步移相干涉测量,CCD相机采集干涉条纹并计算干涉条纹小数,被测量块长度采用多波长的小数重合法计算。移相量块干涉仪的测量不确定度达到U=0.015μm+0.07×10^(-6)L(L为量块长度,mm)。 展开更多
关键词 计量学 量块测量 干涉仪 位解包裹 小数重合法
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基于振频逆解算的高抗振移相干涉仪系统设计
3
作者 胡俞喆 《图像与信号处理》 2024年第3期281-288,共8页
本文设计并研制了一款具有高抗振性功能的移相式激光面型干涉仪系统。该系统通过快速获取连续非线性移相后获取样件干涉图组,并对其进行振频逆解算分析,自动判断干涉条纹图受振动干扰情况,筛选出受振动干扰相对较小的高质量干涉图组,可... 本文设计并研制了一款具有高抗振性功能的移相式激光面型干涉仪系统。该系统通过快速获取连续非线性移相后获取样件干涉图组,并对其进行振频逆解算分析,自动判断干涉条纹图受振动干扰情况,筛选出受振动干扰相对较小的高质量干涉图组,可得到高抗振的稳定测量结果,从而实现激光移相干涉仪系统的抗振能力增强,极大改善干涉仪测量准确度与效率。 展开更多
关键词 干涉仪 振频逆解算 高抗振
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移相干涉仪环境微扰的外差检测及信号处理 被引量:4
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作者 吴栋 朱日宏 +1 位作者 陈磊 姬会东 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期53-56,共4页
对环境微振动干扰进行补偿可减小移相干涉测量的误差,其中振动量的检测是实现振动补偿的前提。以声光调制器作为光学移频器,在移相式平面干涉仪中组合成外差干涉测振系统,可以实现光程差微小变化(范围为0到1/2波长)的实时检测。在外差... 对环境微振动干扰进行补偿可减小移相干涉测量的误差,其中振动量的检测是实现振动补偿的前提。以声光调制器作为光学移频器,在移相式平面干涉仪中组合成外差干涉测振系统,可以实现光程差微小变化(范围为0到1/2波长)的实时检测。在外差信号处理中采用单片RF/IF相位测量芯片直接对两路40MHz模拟信号进行比相,简化了通常使用的数字测相方法,其精确测相的典型非线性值小于1度。用该系统实际测量了周期性振动和地面冲击振动对干涉仪的影响,获得了干涉仪所受微振动的幅度和相位。 展开更多
关键词 干涉仪 外差振动测量 位测量 微振 信号处理
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移相干涉仪的主动抗振技术:光强-相位法振动探测与补偿 被引量:3
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作者 吴栋 朱日宏 +2 位作者 陈磊 何勇 吴子明 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期65-66,共2页
光学干涉测量易受环境振动的影响 ,本文提出了一种机电反馈式主动抗振方案 :光强 -相位法振动探测与补偿技术。在这个方案中 ,光电探测器测量干涉场中任意一点的光强因振动产生波动的情况 ,据此得到波前相位的变化量 ,经PZT光学移相器... 光学干涉测量易受环境振动的影响 ,本文提出了一种机电反馈式主动抗振方案 :光强 -相位法振动探测与补偿技术。在这个方案中 ,光电探测器测量干涉场中任意一点的光强因振动产生波动的情况 ,据此得到波前相位的变化量 ,经PZT光学移相器对波前相位采取象限区分反馈法进行实时校正。实验结果表明 ,这种方案可以对频率小于 5 0Hz、幅度小于 1/2光波波长的低频环境振动进行有效补偿 ,得到了稳定的条纹干涉图 。 展开更多
关键词 干涉仪 主动抗振 光强 波前
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移相器类进动现象对干涉测量的影响 被引量:1
6
作者 吴栋 朱日宏 +3 位作者 陈磊 王青 何勇 高志山 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第7期861-864,共4页
压电晶体 (PZT)光学移相器作为移相干涉仪 (PSI)的关键部件 ,其移相误差直接影响被测波面的相位复原精度。分析了压电晶体移相器在移相过程中导致干涉图旋转的原因———类进动 ,其本质是移相器在伸长的同时其参考镜端面法线方向绕着伸... 压电晶体 (PZT)光学移相器作为移相干涉仪 (PSI)的关键部件 ,其移相误差直接影响被测波面的相位复原精度。分析了压电晶体移相器在移相过程中导致干涉图旋转的原因———类进动 ,其本质是移相器在伸长的同时其参考镜端面法线方向绕着伸长方向产生旋转。利用典型的Hariharan五步移相算法 ,得出了类进动现象所导致的波面相位复原误差计算公式 ,给出了在测试孔径上的误差分布图。对影响误差大小的主要因素如干涉条纹的宽度、旋转的角度和测试口径等进行了具体分析 ,由此推导出在移相干涉仪光学调整过程中控制干涉图旋转误差的准则。 展开更多
关键词 光学技术与 干涉测量 干涉仪 类进动 误差
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移相干涉仪的抗振技术研究进展 被引量:3
7
作者 何祖斌 许乔 +1 位作者 柴立群 邓燕 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期416-419,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 光学测量 振动 干涉仪 抗振技术
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一种用于相移干涉仪的高压放大电路 被引量:3
8
作者 段源鸿 韩森 +1 位作者 唐寿鸿 卢庆杰 《电子测量技术》 2017年第8期217-220,225,共5页
基于自主研制高精度数字化相移干涉仪的需求,针对干涉仪的压电陶瓷移相器设计了一种高压放大电路。通过双极性运算放大器OP07构成低噪声,非斩波稳零的低压放大电路与中功率线性三极管MJE340和MJE350构成高压放大电路进行直流耦合,结合... 基于自主研制高精度数字化相移干涉仪的需求,针对干涉仪的压电陶瓷移相器设计了一种高压放大电路。通过双极性运算放大器OP07构成低噪声,非斩波稳零的低压放大电路与中功率线性三极管MJE340和MJE350构成高压放大电路进行直流耦合,结合反馈网络,功率放大电路,滤波电路以及限流保护电路,将计算机输出的0~5V低电压的移相控制信号稳定线性放大到-30V^+130V范围,且输出低至10mV峰值的纹波,满足压电陶瓷移相器的高压驱动控制要求和相移干涉仪的高精度移相测量的要求。 展开更多
关键词 干涉仪 压电陶瓷 高压放大电路 运放OP07 功率三极管
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移相干涉测量中的抗振技术 被引量:3
9
作者 左芬 陈磊 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第S1期164-167,170,共5页
移相干涉测量技术是一种众所周知的非接触式的高精密测量方法,具有广泛的应用范围。环境振动是移相干涉仪测量误差的主要来源之一,国际上一些从事干涉测量的工作人员提出了许多抗振的方法,大体上分为主动技术和被动技术。主动抗振技术... 移相干涉测量技术是一种众所周知的非接触式的高精密测量方法,具有广泛的应用范围。环境振动是移相干涉仪测量误差的主要来源之一,国际上一些从事干涉测量的工作人员提出了许多抗振的方法,大体上分为主动技术和被动技术。主动抗振技术主要是系统自身探测振动并通过反馈回路对振动进行补偿,被动抗振技术则是通过各种技术措施尽量减小干涉仪对环境振动和气流影响的敏感度。从这两方面对干涉仪的抗振技术研究的进展做简单介绍,并介绍了作者所在课题组在这两个方面所进行的研究工作。 展开更多
关键词 光学测量 干涉仪 主动抗振 被动抗振
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基于LMS算法的移相干涉仪环境振动控制器
10
作者 吴栋 陈磊 朱日宏 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期127-131,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 光学测试 干涉仪 环境振动 振动控制器 自适应LMS算法 PZT
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可实现误差估计的移相量计算方法 被引量:1
11
作者 刘乾 袁道成 何建国 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2565-2571,共7页
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... 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0.7nm。另外,利用本文方法得到的误差估计值为0.52nm,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。 展开更多
关键词 干涉仪 标定 误差估计 迭代算法
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Effect of asymmetrical transfer coefficients of a non-polarizing beam splitter on the nonlinear error of the polarization interferometer 被引量:1
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作者 赵晨光 谭久彬 刘涛 《Optoelectronics Letters》 EI 2010年第5期371-375,共5页
The mechanism of a non-polarizing beam splitter (NPBS) with asymmetrical transfer coefficients causing the rotation of polarization direction is explained in principle, and the measurement nonlinear error caused by NP... The mechanism of a non-polarizing beam splitter (NPBS) with asymmetrical transfer coefficients causing the rotation of polarization direction is explained in principle, and the measurement nonlinear error caused by NPBS is analyzed based on Jones matrix theory. Theoretical calculations show that the nonlinear error changes periodically, and the error period and peak values increase with the deviation between transmissivities of p-polarization and s-polarization states. When the transmissivity of p-polarization is 53% and that of s-polarization is 48%, the maximum error reaches 2.7 nm. The imperfection of NPBS is one of the main error sources in simultaneous phase-shifting polarization interferometer, and its influence can not be neglected in the nanoscale ultra-precision measurement. 展开更多
关键词 非线性误差 偏振分束器 干涉仪 极化方向 非对称 传热系数 周期性变化 超精密测量
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一种对比度可调的共光路径向剪切移相干涉仪
13
作者 刘尧 白福忠 +3 位作者 吴亚琴 甘世明 刘珍 包晓艳 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期268-273,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 光学设计 径向剪切 干涉仪 条纹对比度 波前重建
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移相干涉仪环境振动自动测量系统
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作者 吴栋 周文 《仪表技术》 2011年第6期4-6,共3页
环境振动和半导体激光器输出扰动都会引起移相干涉仪(PSI)光学干涉场变化,为了评估环境振动对PSI的影响,在干涉仪内部,用两只光电管分别测量光学干涉场某点辐射功率的变化及半导体激光器输出功率的扰动,可析取移相干涉仪的环境振动信息... 环境振动和半导体激光器输出扰动都会引起移相干涉仪(PSI)光学干涉场变化,为了评估环境振动对PSI的影响,在干涉仪内部,用两只光电管分别测量光学干涉场某点辐射功率的变化及半导体激光器输出功率的扰动,可析取移相干涉仪的环境振动信息。两路光电测量信号经单片机进行模数转换后由串行通信接口传输到PC机,通过可视化软件编程技术实现信号的图形化显示和环境振动信息的析取。 展开更多
关键词 干涉仪 环境振动 测量 单片机
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集成光学移相干涉仪的研制与性能表征
15
作者 郝寅雷 丁君珂 +3 位作者 陈浩 蒋建光 孟浩然 刘欣悦 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期224-228,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 干涉仪 综合孔径望远镜 集成光学 光波导
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波长移相干涉仪的算法研究(英文) 被引量:7
16
作者 于瀛洁 张本好 焦云芳 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2003年第6期560-566,共7页
叙述了波长移相干涉仪的基本原理,分析了其特点,对传统硬件移相干涉仪和波长移相干涉仪进行了比较,指出了它们的优缺点和应用范围。以美国NewFocus公司的可调谐半导体激光器为例,简述了实现波长调谐的硬件。文中将波长移相干涉仪算法分... 叙述了波长移相干涉仪的基本原理,分析了其特点,对传统硬件移相干涉仪和波长移相干涉仪进行了比较,指出了它们的优缺点和应用范围。以美国NewFocus公司的可调谐半导体激光器为例,简述了实现波长调谐的硬件。文中将波长移相干涉仪算法分成三类:加权多步波长移相算法、基于傅里叶变换的波长移相算法和多波长算法,对这三类算法进行了较详细的叙述和分析,指出了各自的优缺点和应用范围。基于傅里叶变换的波长移相算法,提出了结合差分运算的适合于台阶测量的新算法,克服了已有算法中需要参考基准和参考面的缺点,提高了算法的实用性。 展开更多
关键词 干涉 波长调谐 算法 波长干涉仪
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抗振型移相干涉仪中PZT移相器的改进 被引量:4
17
作者 吴栋 朱日宏 +3 位作者 陈磊 何勇 王青 高志山 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2003年第6期567-571,共5页
结合移相式干涉仪主动抗振技术,提出对普通PZT光学移相器进行机械结构的优化,改善其机械响应性能并保证有足够的位移量。作为机电反馈式干涉仪抗振系统的核心部件,改进后的PZT构件用于干涉仪的移相驱动,同时又用作光学相位调制器和振动... 结合移相式干涉仪主动抗振技术,提出对普通PZT光学移相器进行机械结构的优化,改善其机械响应性能并保证有足够的位移量。作为机电反馈式干涉仪抗振系统的核心部件,改进后的PZT构件用于干涉仪的移相驱动,同时又用作光学相位调制器和振动补偿器。经移相干涉仪的在线测量,PZT移相器达到了1000Hz(振动幅度为λ/2)以上的时间响应速度并获得了6μm左右的位移量,满足了干涉抗振系统的需要。 展开更多
关键词 干涉 主动抗振 PZT 时间响应 抗振型干涉仪
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基于统计分析方法的同步移相干涉图位置配准 被引量:6
18
作者 田枫 白福忠 +2 位作者 吴亚琴 徐永祥 梅秀庄 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期252-259,共8页
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... 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64pixel时,该方法的配准精度可以达到0.5pixel。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。 展开更多
关键词 物理光学 同步干涉仪 圆形域干涉 位置配准 统计分析方法
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液晶闪耀光栅波前相位测量方法 被引量:5
19
作者 郑春艳 杨若夫 +5 位作者 徐林 孔令讲 敖明武 杨平 黄子强 吴健 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期175-180,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 测量 波前 共轭干涉仪 液晶光栅
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基于两帧差分平均移相算法标定斐索型波长移相干涉仪 被引量:3
20
作者 文刚 苏东奇 +2 位作者 隋永新 杨怀江 孔繁林 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期210-216,共7页
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,... 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0.07nm(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0.742nm。 展开更多
关键词 测量 波长干涉仪标定 算法 可调谐半导体激光器
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