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基于时域剪切的纳秒脉冲在线测量算法

中国激光 2021年第24期48卷 97-104页

作者：潘良泽刘诚朱健强中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

为了从单幅时域剪切干涉图中重建出纳秒激光脉冲的振幅分布,提出了一种基于自参考时域剪切的纳秒脉冲在线测量算法。首先,在对振幅重建原理进行系统分析的基础上,通过数值模拟验证了该振幅重建算法的可行性。然后,给出了实验中各参数的... 详细信息

为了从单幅时域剪切干涉图中重建出纳秒激光脉冲的振幅分布,提出了一种基于自参考时域剪切的纳秒脉冲在线测量算法。首先,在对振幅重建原理进行系统分析的基础上,通过数值模拟验证了该振幅重建算法的可行性。然后,给出了实验中各参数的选取原则,并通过实验验证该振幅重建算法的可行性。实验结果表明,该算法不需要额外增加测量光路就能实现脉冲时间强度分布的重建,具有测量原理简单、适用范围广等特点,为纳秒激光脉冲全域特性的测量提供了一种新思路。

关键词：测量与计量振幅重建时域剪切纳秒脉冲测量

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基于小波变换的平板波前死条纹噪声滤除方法

中国激光 2020年第9期47卷 179-187页

作者：徐凯源李大海刘昂柴立群何宇航陈宁四川大学电子信息学院四川成都610065 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

高功率激光器的建造需要大量的高精度光学平板,其波前检测一般采用相移干涉技术。由于测试光在光学平板内的多次反射,存在由寄生干涉导致的死条纹现象。死条纹会在波前检测结果中引入周期性相位噪声,极大降低了波前检测结果的置信度。... 详细信息

高功率激光器的建造需要大量的高精度光学平板,其波前检测一般采用相移干涉技术。由于测试光在光学平板内的多次反射,存在由寄生干涉导致的死条纹现象。死条纹会在波前检测结果中引入周期性相位噪声,极大降低了波前检测结果的置信度。针对该问题,提出了一种基于小波变换的降噪方法,可根据死条纹噪声特征对波前检测结果进行降噪,不需要额外硬件或调整测试状态。实验结果表明,该方法可以有效滤除死条纹引入的相位噪声,且能很好地保留加工特征。

关键词：测量与计量干涉检测寄生干涉死条纹小波变换光学平板

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基于正余弦分解的自适应全变分散斑去噪方法

中国激光 2020年第10期47卷 164-171页

作者：刘吉黄晓慧武锦辉苏凝钢于丽霞中北大学电子测试技术重点实验室山西太原030051 中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

为解决相位图在去噪过程中出现的散斑噪声残留和边缘纹理模糊问题,基于正余弦分解提出了一种自适应全变分去噪方法。首先,用正余弦函数将原始相位图分解成两幅相位图;然后用自适应全变分算法处理分解后的相位图;最后,通过反正切运算合... 详细信息

为解决相位图在去噪过程中出现的散斑噪声残留和边缘纹理模糊问题,基于正余弦分解提出了一种自适应全变分去噪方法。首先,用正余弦函数将原始相位图分解成两幅相位图;然后用自适应全变分算法处理分解后的相位图;最后,通过反正切运算合成去噪后的相位图,以快速去除大量散斑噪声并保留图像的边缘信息。对去噪结果进行定量评价和分析表明,与其他降噪方法相比,本方法得到的图像峰值信噪比提高了2.0 dB,且结构相似度较高。同时可以自适应地选择参数,减少去噪后相位图的波动性,改善相位图的质量。

关键词：测量与计量散斑干涉技术相位图散斑噪声正余弦分解自适应全变分算法

引力波望远镜的装调误差对TTL耦合噪声的影响

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光学学报 2023年第19期43卷 184-191页

作者：崔新旭方超王智中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 国科大杭州高等研究院基础物理与数学科学学院浙江杭州310024

本文研究了引力波望远镜的装调误差对望远镜的TTL(tilt-to-length,角度抖动与光程读出之间的)耦合噪声的影响。保持其他参量不变,仅对引力波望远镜中的某项装调公差进行赋值,仿真分析引力波望远镜中的某项装调公差对出瞳位置变化的影响... 详细信息

本文研究了引力波望远镜的装调误差对望远镜的TTL(tilt-to-length,角度抖动与光程读出之间的)耦合噪声的影响。保持其他参量不变,仅对引力波望远镜中的某项装调公差进行赋值,仿真分析引力波望远镜中的某项装调公差对出瞳位置变化的影响,进而计算出激光干涉信号经过全玻璃激光干涉仪最终在四象限光电探测器上进行干涉时,由于引力波望远镜的装调公差的存在导致的TTL耦合噪声的变化情况。通过对比发现,引力波望远镜的主镜与次镜的距离公差,对引力波望远镜的TTL耦合噪声的影响大于其他光学元件之间的距离公差对TTL耦合噪声的影响。主镜和次镜之间的距离公差导致的TTL耦合噪声的变化与次镜和三镜之间的距离公差、三镜和四镜之间的距离公差导致的TTL耦合噪声的变化符号相反;光阑和主镜之间的距离装调公差对TTL耦合噪声的变化影响很小,可以忽略不计。各个光学元件的距离装调公差导致的TTL耦合噪声的变化量与抖动角度之间呈抛物线规律分布。在装调空间引力波望远镜时,应着重控制主镜与次镜之间的距离误差。并且可以使用次镜和三镜之间的距离装调误差、三镜和四镜之间的距离装调误差导致的TTL耦合噪声来抵消由装调主镜和次镜之间的距离误差导致的TTL耦合噪声。

关键词：仪器测量与计量引力波干涉测量望远镜装调公差

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基于倾斜相位的抗振动干涉面形测量

光学学报 2021年第2期41卷 100-106页

作者：卢文倩李建欣段明亮许逸轩宗毅南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

环境振动会在干涉测量过程中产生随机倾斜、移相误差,导致测量精度下降。为了降低环境振动对移相干涉测量的影响,提出了一种基于倾斜相位的抗振动干涉面形测量方法。首先,利用Fourier变换将干涉图变换到频域;然后,利用频域细分操作对峰... 详细信息

环境振动会在干涉测量过程中产生随机倾斜、移相误差,导致测量精度下降。为了降低环境振动对移相干涉测量的影响,提出了一种基于倾斜相位的抗振动干涉面形测量方法。首先,利用Fourier变换将干涉图变换到频域;然后,利用频域细分操作对峰值坐标进行亚像素精度定位,求解出振动倾斜平面;最后,利用最小二乘法计算出待测面的相位分布。实验结果表明,本方法与同步移相法的复原结果具有高度一致性,波面峰谷值和均方根值的偏差较小;且本方法无需对硬件进行改动,可为振动环境下的移相干涉测量提供一种低成本、高精度的解决方案。

关键词：测量与计量倾斜移相频域细分最小二乘法

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激光束空间位姿高精度标定方法

光学学报 2019年第8期39卷 175-182页

作者：段晓登吴斌康杰虎天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室

关节型激光传感器是新型的跨尺度空间、非接触三维坐标测量仪器。为使关节型激光传感器实现精密测量,需要精确标定其系统参数,尤其是标定激光束的空间位姿。提出一种基于平面靶标和球靶标相结合的激光束空间位姿标定方法。通过建立像素... 详细信息

关节型激光传感器是新型的跨尺度空间、非接触三维坐标测量仪器。为使关节型激光传感器实现精密测量,需要精确标定其系统参数,尤其是标定激光束的空间位姿。提出一种基于平面靶标和球靶标相结合的激光束空间位姿标定方法。通过建立像素坐标系和世界坐标系的矩阵关系,得到激光点的三维坐标,进而通过直线拟合得到激光束的空间位姿。转台旋转轴的空间位姿通过最小区域圆拟合得到。实验结果表明,在1 m的测量范围内,传感器系统的最大距离测量误差约为0.05 mm,新标定方法准确有效。

关键词：传感器测量与计量参数标定图像处理

基于空间像主成分分析的光刻投影物镜波像差检测技术

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光学学报 2023年第13期43卷 110-123页

作者：雷威李思坤潘东超江一鹏佟桐王向朝步扬中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 上海大学微电子学院上海200444 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310027

基于空间像主成分分析的波像差检测技术是一种原位光刻机投影物镜波像差检测技术。本文对该技术的检测模型和工程技术进行了系统研究。分析了照明条件、检测标记、空间像扫描范围等影响因素对检测精度的影响。研究了空间像传感器模型,... 详细信息

基于空间像主成分分析的波像差检测技术是一种原位光刻机投影物镜波像差检测技术。本文对该技术的检测模型和工程技术进行了系统研究。分析了照明条件、检测标记、空间像扫描范围等影响因素对检测精度的影响。研究了空间像传感器模型,并通过仿真和实验验证了传感器模型的有效性。研究了空间像定心误差对检测精度的影响,对比了不同定心方法下波像差检测模型的性能表现。分析了不同降噪方法的空间像降噪效果,并基于空间像噪声模型,提出了一种新的空间像降噪方法。仿真与实验结果表明,在各种影响因素中,照明部分相干因子和F方向采样范围对像差检测精度影响较大。定心方面,在X方向上六项模型定心精度更高,F方向上三项模型与六项模型各有优劣。平均值降噪法可以有效滤除空间像噪声,提高像差求解精度。像差漂移量仿真测试结果表明,该技术可用于校正光刻机的短期像差漂移。本文对该技术还给出了工程应用建议。

关键词：仪器测量与计量光刻波像差检测空间像传感器模型定心降噪

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基于特征匹配的非连续镜面物体三维测量

光学学报 2021年第16期41卷 130-136页

作者：王月敏张宗华高锋徐永佳高楠孟召宗蒋向前河北工业大学机械工程学院天津300130 哈德斯菲尔德大学精密技术中心西约克郡哈德斯菲尔德HD13DH

提出了一种基于特征匹配的非连续镜面物体三维(3D)测量方法,在保证测量精度的同时避免了不连续物面之间的积分错误问题。首先,采用图像分割方法和立体偏折术,将非连续镜面物体分割为若干个连续物面,并通过梯度积分独立计算各连续物面的3... 详细信息

提出了一种基于特征匹配的非连续镜面物体三维(3D)测量方法,在保证测量精度的同时避免了不连续物面之间的积分错误问题。首先,采用图像分割方法和立体偏折术,将非连续镜面物体分割为若干个连续物面,并通过梯度积分独立计算各连续物面的3D形貌。然后,利用双目视觉技术计算连续区域内特征点的绝对空间坐标,精确定位不连续物面之间的相对位置关系。同时,提出了一种极线约束与特征描述子相结合的特征匹配方法,克服了无纹理镜面物体误匹配率高的问题。最后,结合各连续物面的形貌和空间位置重建非连续镜面物体的3D形貌。实验结果表明,本方法可以获得较好的无纹理匹配结果,且能有效实现非连续镜面物体的高精度测量。

关键词：测量与计量非连续镜面物体高精度特征匹配无纹理

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基于数字图像相关的自适应应变场计算

光学学报 2021年第23期41卷 117-124页

作者：李馨赵加清张征明王海涛孙立斌吴莘馨清华大学核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084

针对基于数字图像相关(DIC)技术测量非均匀变形的应变方法需人为选择参数且精度受参数选择影响较大的问题,基于对偏最小二乘(PLS)方法和正则多项式平滑(RPS)方法的误差分析,提出了一种基于DIC的自适应应变场计算方法。该方法通过搜索给... 详细信息

针对基于数字图像相关(DIC)技术测量非均匀变形的应变方法需人为选择参数且精度受参数选择影响较大的问题,基于对偏最小二乘(PLS)方法和正则多项式平滑(RPS)方法的误差分析,提出了一种基于DIC的自适应应变场计算方法。该方法通过搜索给定参数范围内的最小总误差参数组合,用最佳参数得到精度较高的应变场,且测量结果受变形场类型的影响较小。模拟实验结果表明,本方法的计算精度接近最佳参数下的PLS方法,有效解决了PLS和RPS方法的最优参数选择问题。

关键词：测量与计量数字图像相关应变场自适应算法