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基于复合光栅的大范围高精度对准方法

光学学报 2016年第1期36卷 23-31页

作者：司新春唐燕胡松刘俊伯程依光胡淘周毅邓钦元中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室四川成都610209 中国科学院大学北京100039

提出一种基于复合光栅的对准方法,满足接近式光刻高精度、大范围对准需要。该复合光栅由周期具有微小差异的小周期光栅以及与之相正交的大周期小范围光栅组成。对准过程中,通过对叠栅条纹进行高精度相位解析,实现精对准;通过直接求取大... 详细信息

提出一种基于复合光栅的对准方法,满足接近式光刻高精度、大范围对准需要。该复合光栅由周期具有微小差异的小周期光栅以及与之相正交的大周期小范围光栅组成。对准过程中,通过对叠栅条纹进行高精度相位解析,实现精对准;通过直接求取大周期光栅位置实现粗对准。由于两个方向上的光栅相互正交,傅里叶变换提取频谱时将不受影响。分别分析小周期光栅的叠栅条纹相位分布,以及大周期光栅的强度分布,实现大范围、高精度对准。推导了基片、掩模相对移动量与复合光栅变化之间的关系。通过计算机模拟对该对准方法进行了仿真分析,考虑噪声的基础上,对准精度可以达到16.5 nm;通过实验系统对该对准方法进行了验证与分析,对准精度可以达到30.19 nm。

关键词：光栅傅里叶光学光刻对准复合光栅叠栅条纹相位解析

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基于相位测量轮廓术的复合光栅优化设计

光电工程 2008年第2期35卷 128-133页

作者：何定高曹益平四川大学光电科学技术系成都610064

基于复合光栅的相位测量轮廓术在物体三维信息重建中是一种非接触、实时的测量方法。通过对这种光栅的形成机理分析,发现当复合光栅中的空间调制光栅的频率一定时,其中相移光栅周期与三维重构精度有关,并且存在一个重构均方差最小值的... 详细信息

基于复合光栅的相位测量轮廓术在物体三维信息重建中是一种非接触、实时的测量方法。通过对这种光栅的形成机理分析,发现当复合光栅中的空间调制光栅的频率一定时,其中相移光栅周期与三维重构精度有关,并且存在一个重构均方差最小值的相移光栅周期,其大小与被测物体的形貌有关。因此,可通过优化复合光栅结构的方法来提高测量精度。利用数字投影仪将连续改变相移光栅周期得到的复合光栅投影到物体,获取变形光栅图像来重建物体的三维信息,从周期数与均方差关系曲线中找到对应的复合光栅的最优化参数,以实现复合光栅最优化设计。通过数字模拟和实验都证实采用优化设计的复合光栅来提高物体的测量精度是有效的。

关键词：相位测量轮廓术复合光栅优化设计载频 3D测量

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基于复合光栅投影的快速傅里叶变换轮廓术

光学学报 2005年第6期25卷 767-771页

作者：岳慧敏苏显渝李泽仁四川大学光电科学技术系成都610064 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621900

在实际傅里叶变换轮廓术测量中,获取条纹图的零频分量对傅里叶变换轮廓术的测量精度和测量范围有很大影响,甚至妨碍三维面形的正确重建。π相移技术常被用来消除零频分量对傅里叶变换轮廓术测量的影响,但它需要采集两帧具有π相位差的... 详细信息

在实际傅里叶变换轮廓术测量中,获取条纹图的零频分量对傅里叶变换轮廓术的测量精度和测量范围有很大影响,甚至妨碍三维面形的正确重建。π相移技术常被用来消除零频分量对傅里叶变换轮廓术测量的影响,但它需要采集两帧具有π相位差的条纹图,这影响了傅里叶变换轮廓术测量方法的实时性。提出采用复合光栅投影来实现从一帧条纹图中消除零频对傅里叶变换轮廓术测量的影响,该复合光栅是由两个不同频率的载频分别调制与其方向垂直的两帧具有π相位差的条纹并叠加形成的。实验表明,同传统的π相移方法相比,提出的新方法没有明显降低π相移傅里叶变换轮廓术的的测量精度,因此能真正实现实时高速测量。

关键词：图像处理复合傅里叶变换轮廓术复合光栅 π相移

一种基于混合滤波窗口的复合光栅相位测量轮廓术

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中国激光 2020年第6期47卷 219-227页

作者：安海华曹益平李红梅吴海涛四川大学光电科学技术系四川成都610064 成都师范学院物理与工程技术学院四川成都611130

采用复合光栅相位测量轮廓术进行三维测量时,从变形复合条纹中能有效地解调出相移变形条纹,此时滤波窗口的选择至关重要。通过分析噪声特征及其对频谱成分不同取向影响的差异性,寻找空间频谱在两个正交方向上的最佳滤波窗口,建立了一种... 详细信息

采用复合光栅相位测量轮廓术进行三维测量时,从变形复合条纹中能有效地解调出相移变形条纹,此时滤波窗口的选择至关重要。通过分析噪声特征及其对频谱成分不同取向影响的差异性,寻找空间频谱在两个正交方向上的最佳滤波窗口,建立了一种提高测量精度的混合滤波窗口。数字模拟表明,所设计的混合窗口对噪声的抑制均优于矩形、三角形、布莱克曼和汉宁等滤波窗。已知高度平面的测量结果表明,采用均衡噪声和频谱泄漏的混合窗口的重构误差最小,其误差均方根比汉宁滤波窗口减小了9.64%,测量精度得到有效改善。实物测量实验验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：测量复合光栅相位测量轮廓术复合光栅滤波噪声分析混合窗口

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基于级联复合光栅的窄带平顶型滤波器设计

光学学报 2021年第20期41卷 1-6页

作者：余九州刘秀红包益宁任丹萍胡劲华赵继军河北工程大学信息与电气工程学院河北邯郸056038 河北工程大学数理科学与工程学院河北邯郸056038

导模共振光栅作为一种重要的滤波单元,在光通信中有着广泛的应用。然而,普通的导模共振光栅的传输光谱为洛伦兹型,该类结构在高性能光纤通信系统中的应用受到限制。采用级联导模共振光栅可以实现平顶滤波响应,但是整个器件的体积较大,... 详细信息

导模共振光栅作为一种重要的滤波单元,在光通信中有着广泛的应用。然而,普通的导模共振光栅的传输光谱为洛伦兹型,该类结构在高性能光纤通信系统中的应用受到限制。采用级联导模共振光栅可以实现平顶滤波响应,但是整个器件的体积较大,制作工艺复杂。此外,单一复合光栅结构难以直接实现窄带平顶滤波响应。提出了一种级联双层复合光栅结构以解决这一问题,利用严格耦合波算法和本征模式分析法分析了其输出光谱。仿真结果表明该滤波器的中心波长为1549.9 nm,其平顶光谱的线宽为0.5 nm。

关键词：衍射波长滤波器导模共振严格耦合波分析平顶光谱复合光栅

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不同宽度双狭缝复合光栅多频相位共振特性

光学学报 2018年第10期38卷 319-324页

作者：周凤麒高恩多张镇斌刘志敏华东交通大学理学院江西南昌330013 俄亥俄州立大学生物医疗信息中心美国俄亥俄州哥伦布43210 俄亥俄州立大学材料科学与工程学院美国俄亥俄州哥伦布43210

采用时域有限差分法研究了基于不同宽度的双狭缝复合光栅的光学传输特性。结果表明:相位共振劈裂现象可以通过调制狭缝宽度实现,而且可以实现在多个频率同时调制,所有模式都出现了明显尖锐的相位共振劈裂,其中一些劈裂谷底几乎趋近于0... 详细信息

采用时域有限差分法研究了基于不同宽度的双狭缝复合光栅的光学传输特性。结果表明:相位共振劈裂现象可以通过调制狭缝宽度实现,而且可以实现在多个频率同时调制,所有模式都出现了明显尖锐的相位共振劈裂,其中一些劈裂谷底几乎趋近于0。其次,基于电磁场分布、法布里-珀罗共振和相位共振机制对产生的机理进行了定性的描述和解释。实现了光从两个狭缝中任意一个狭缝通过的可能,也可以选择劈裂低谷来实现禁带的设计。这些结果可以被用来设计光通道选择器、频率选择器、滤波器和光开关。相比于传统的复合光栅,基于两个不同宽度狭缝的复合光栅具有结构简单,材料单一,易于设计、分析和实现等优势。

关键词：表面光学相位共振时域有限差分法复合光栅光通道选择器

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一种提高复合光栅实时三维测量精度的方法

中国激光 2011年第10期38卷 181-185页

作者：张睿曹益平何定高四川大学光电科学技术系四川成都610064

提出了一种采用组合滤波窗提高复合光栅实时三维测量精度的新方法,通过对复合光栅相位测量轮廓术(PMP)原理的分析,发现当从采集的变形复合光栅中解调相移变形条纹时,解调精度与滤波窗的选择有关。通过对几种常见滤波窗函数的分析和比较... 详细信息

提出了一种采用组合滤波窗提高复合光栅实时三维测量精度的新方法,通过对复合光栅相位测量轮廓术(PMP)原理的分析,发现当从采集的变形复合光栅中解调相移变形条纹时,解调精度与滤波窗的选择有关。通过对几种常见滤波窗函数的分析和比较,设计了一种将汉宁窗和矩形窗相结合的新型滤波窗。由于组合窗的滤波精度与物体频谱分布情况(面型情况)有关,在复合光栅三维实时测量中,对频谱成分适中的Peaks函数物体进行数字模拟,得到测量该类物体所需的组合窗口优化参数分布图,用得到的理论数据指导处理频谱成分适中的实物实验,有效提高了复合光栅实时三维测量精度。数字模拟和实验均证实了该方法的有效性和适用性。

关键词：测量相位测量轮廓术复合光栅新组合窗口优化设计测量精度

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复合光栅投影的相位测量轮廓术

激光杂志 2007年第3期28卷 52-53页

作者：陈锋罗莉成都信息工程学院光电技术系成都610225

本文提出一种利用复合光栅进行相位测量轮廓术的方法,将三个有一定相移的条纹合成一个彩色光栅,用此光栅进行投影完成相位测量轮廓术。该方法具有单帧测量、无相移误差的优点。文中给出了理论分析和计算机模拟。

关键词：复合光栅相位测量轮廓术三维传感

基于复合光栅的PMP在钢轨表面缺陷测量中的应用

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基于复合光栅的PMP在钢轨表面缺陷测量中的应用

作者：马超群西南交通大学

学位级别：硕士

随着铁路向高速、高密度运行的方向发展,钢轨磨耗和表面缺陷的测量受到了广泛重视与研究。基于复合光栅的相位测量轮廓术(Phase Measurement Profilometry,PMP)在保有传统PMP高精度优点的基础上,缩短了测量时间,提高了测量效率。本文以... 详细信息

随着铁路向高速、高密度运行的方向发展,钢轨磨耗和表面缺陷的测量受到了广泛重视与研究。基于复合光栅的相位测量轮廓术(Phase Measurement Profilometry,PMP)在保有传统PMP高精度优点的基础上,缩短了测量时间,提高了测量效率。本文以钢轨磨耗及表面缺陷的三维测量为目的,将传统PMP及基于复合光栅的PMP进行了仿真实现、实验验证与对比分析。同时,在铁路运用背景下,对基于复合光栅的PMP算法进行改进,衍生出基于双频率通道和2+1算法的复合光栅PMP,减小了频谱混叠,提高了测量精度。针对实际应用中钢轨表面的镜面反射,本文基于双向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF),建立了在役45Mn钢轨表面的光学反射模型,分析了其反射特性和相变特性,同时提出避免高光效应的方法。通过建立钢轨表面的BRDF模型和相变模型并使用仿真软件仿真出45Mn钢轨表面BRDF值和相移与入射角及波长的变化关系,通过peaks函数、Stoilov相移算法及相位测量轮廓术验证仿真与改进结果,得出了在常用波长下确定入射角、保留相位信息避免失真的方法,以及在BRDF测量中避免高光效应的入射角度范围,为具有光滑表面的在役钢轨形貌测量及表面缺陷的三维重建提供理论指导和方法借鉴。理论仿真及实验结果表明,改进后的方法能较好的重建钢轨的三维形貌和表面缺陷,相较于传统复合光栅,测量精度有了明显提升。

关键词：铁轨磨耗复合光栅相位测量轮廓术双向反射分布函数高光