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径向剪切干涉波前重建算法和不同倍数下重建精度的研究

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中国激光 2002年第6期29卷 503-508页

作者：李大海陈怀新陈祯培赵晓凤陈波景峰四川大学电子信息学院光电系四川成都610064 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

提出一种新的基于循环式径向剪切干涉术的波前重建算法 ,以此模拟计算了不同放大倍数下波前的还原结果与还原精度 ,得出不同放大倍数下采用本算法都能还原出原始波前且还原精度相差不大的结论。同时在基于伽利略望远系统的循环式径向剪... 详细信息

提出一种新的基于循环式径向剪切干涉术的波前重建算法 ,以此模拟计算了不同放大倍数下波前的还原结果与还原精度 ,得出不同放大倍数下采用本算法都能还原出原始波前且还原精度相差不大的结论。同时在基于伽利略望远系统的循环式径向剪切干涉仪上测量了激光系统输出中存在台阶结构的畸变波前 ,得出了与此基本一致的结论。

关键词：重建算法迭代算法径向剪切干涉放大倍数干涉仪激光台阶结构

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乙烯火焰的径向剪切干涉测温模拟研究

工程热物理学报 2008年第4期29卷 707-710页

作者：吕伟周怀春艾育华华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

火焰对象的干涉测温受限于条纹相差的提取以及组分浓度场的处理.传统上分别使用无限宽条纹等相线拟合以及空气组分假设,这会给扩散火焰的径向剪切干涉测温带来明显的误差.本文基于层流乙烯扩散火焰的燃烧数值模拟结果展开径向剪切干涉... 详细信息

火焰对象的干涉测温受限于条纹相差的提取以及组分浓度场的处理.传统上分别使用无限宽条纹等相线拟合以及空气组分假设,这会给扩散火焰的径向剪切干涉测温带来明显的误差.本文基于层流乙烯扩散火焰的燃烧数值模拟结果展开径向剪切干涉的光学过程模拟,得出了预设载频、噪声的高分辨率模拟条纹.随后使用载频傅立叶变换算法提取出模拟条纹的相差分布并定量给出了该过程顺利进行所需的参数限制,通过径向迭加还原以及投影反转所得相对相差的反演误差在全场普遍小于1%.最后基于模拟浓度场得到温度场反演值,结果表明使用空气组分假设所得温度反演值较之准确值在火焰轴线中、上部需要作5%以上的修正,该修正量从火焰下部到根部由7%迅速增大使得修正失去意义.

关键词：乙烯火焰径向剪切干涉温度场数值模拟

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径向剪切干涉测量激光光束波前的研究

激光与光电子学进展 2005年第11期42卷 39-44页

作者：王岩张磊吕志伟哈尔滨工业大学光电子国家重点实验室哈尔滨150001 清华大学电子工程系北京100084

详细论述了环路径向剪切干涉(cyclic radial shearing interferometry,CRSI)测量激光光束波前的原理,介绍了傅立叶变换空间载波条纹相位提取方法,以及畸变波前的重建算法,给出了数值仿真结果,并且进行了实验研究,验证了该方法的有效性。

关键词：径向剪切干涉空间载波条纹傅立叶变换法波前重建环路径向剪切干涉激光光束干涉测量波前傅立叶变换提取方法条纹相位重建算法仿真结果

径向剪切干涉测量中基于Zernike多项式的波前重建

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南京师大学报（自然科学版） 2006年第3期29卷 40-44页

作者：吕捷王维民南京财经大学信息工程学院江苏南京210003

径向剪切干涉波面不能直接反映被测光学波面,因此提出一种径向剪切干涉测量中被测波前重建的新方法.该方法基于Zern ike多项式最小二乘法拟合的基本原理来确定波前重建表达式.推导出径向剪切相位Zern ike多项式系数与被测波前Zern ike... 详细信息

径向剪切干涉波面不能直接反映被测光学波面,因此提出一种径向剪切干涉测量中被测波前重建的新方法.该方法基于Zern ike多项式最小二乘法拟合的基本原理来确定波前重建表达式.推导出径向剪切相位Zern ike多项式系数与被测波前Zern ike多项式系数转换关系.对算法进行计算机模拟,并应用于实际径向剪切干涉测量,结果证明该方法具有可靠的波前重建精度.

关键词：径向剪切干涉 Zernike多项式波前重建

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径向剪切干涉波面重建法检测非球面透镜

南昌大学学报（理科版） 2006年第2期30卷 172-174,182页

作者：王仲平马力韩道福戚小平南昌大学机电学院江西南昌330047 南昌大学物理实验中心江西南昌330047

用共光路径向剪切干涉法来测量非球面透镜的波面。该方法通过波带板将待测波面分离成放大或缩小倍数不同的两波面进行径向重叠,在叠加区域实现剪切干涉。对干涉条纹,利用SCPM求取两波面位相差,在极坐标中将位相差径向迭加得到原始波面... 详细信息

用共光路径向剪切干涉法来测量非球面透镜的波面。该方法通过波带板将待测波面分离成放大或缩小倍数不同的两波面进行径向重叠,在叠加区域实现剪切干涉。对干涉条纹,利用SCPM求取两波面位相差,在极坐标中将位相差径向迭加得到原始波面位相分布。该方法具有精度高、不损坏透镜镜面、适合用于实时检测等优点。

关键词：径向剪切干涉非球面透镜位相解调波前

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径向剪切干涉法测量气体温度场

南昌大学学报（理科版） 2005年第4期29卷 375-377,386页

作者：韩道福马力戚小平南昌大学基础物理实验中心江西南昌330047

提出双Fresnel波带板共光路径向剪切干涉测量系统,导出该光路系统下的待测波面的计算方法。用该系统对轴对称气体温度场进行实验测试,采集气体温度扰动的干涉条纹图,经傅里叶变换解调相干波相差,求解扰动波面及扰动引起的波面差,重建气... 详细信息

提出双Fresnel波带板共光路径向剪切干涉测量系统,导出该光路系统下的待测波面的计算方法。用该系统对轴对称气体温度场进行实验测试,采集气体温度扰动的干涉条纹图,经傅里叶变换解调相干波相差,求解扰动波面及扰动引起的波面差,重建气体温度场。结果表明双Fresnel波带板径向剪切干涉系统具有较高的测量精度和测量灵敏度,适合横向尺度较大、纵向尺度(光传播方向)较小,与环境最大温差较小时的位相物体的测量研究。

关键词：径向剪切干涉 Fresnel波带板波面差温度场重建

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径向剪切干涉仪光学系统设计与研究

径向剪切干涉仪光学系统设计与研究

作者：姜卓偲南京理工大学

学位级别：硕士

波前畸变是高能脉冲激光波前测量的重要参数之一。为了更好的测量瞬态、脉冲激光波前,本论文采用径向剪切干涉的方法,设计了一套循环式径向剪切干涉系统。具有共光路、不需额外设置参考面、仅需单幅干涉图即可进行波面检测、测试精度高... 详细信息

波前畸变是高能脉冲激光波前测量的重要参数之一。为了更好的测量瞬态、脉冲激光波前,本论文采用径向剪切干涉的方法,设计了一套循环式径向剪切干涉系统。具有共光路、不需额外设置参考面、仅需单幅干涉图即可进行波面检测、测试精度高等优点。本论文设计的径向剪切干涉系统主要包括伽利略望远系统、三平板剪切干涉系统、成像系统和准直扩束系统。为满足近红外波长上的测试要求,设计了632.8nm/1064nm双波长径向剪切干涉系统,解决了近红外波长调试困难的问题。为满足系统测试口径要求,设计了变倍成像系统,满足了系统可测试φ4mm-φ18mm范围内的任意光斑的激光束波前相位的要求。根据课题技术指标要求,使用Zemax光学设计软件对系统结构进行设计,模拟分析了系统精度并对系统作公差分析,经过加工装调后系统精度可达到PV值为λ/10,满足了系统设计精度要求。构建了标准平面波系统,对径向剪切干涉系统进行了测试研究,并使用ZYGO干涉仪光源进行了对比得到了相近的结果。验证了系统的精度,PV值均在λ/10以内,且重复性良好。证明径向剪切干涉仪具有较好的波面复原能力和较高的测试精度。

关键词：径向剪切干涉光学设计成像系统光路调整

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径向剪切干涉波面重构算法研究

径向剪切干涉波面重构算法研究

作者：金亚方南京理工大学

学位级别：硕士

本文研究了基于径向剪切干涉技术的波面检测系统,所研制的径向剪切干涉仪采用二维傅里叶变换法对单幅干涉图进行相位提取,通过径向剪切波面重构迭代算法来复原真实的待测波面。论述了二维傅里叶变换法的基础理论,对其处理过程中存... 详细信息

本文研究了基于径向剪切干涉技术的波面检测系统,所研制的径向剪切干涉仪采用二维傅里叶变换法对单幅干涉图进行相位提取,通过径向剪切波面重构迭代算法来复原真实的待测波面。论述了二维傅里叶变换法的基础理论,对其处理过程中存在的混叠效应、滤波器的选取、滤波带宽、载波频率以及相位解包等方面进行着重分析。根据径向剪切干涉波面的特征得到波面迭代重构算法,并通过仿真实验分别对在不同迭代次数、不同径向剪切比、不同畸变量下波面的重构结果与重构精度进行分析,结果表明可以得到很高的迭代精度,为径向剪切干涉仪的光学设计提供相应参考。采用VC++6.0等工具实现径向剪切干涉分析处理软件对径向剪切干涉图进行采集、波面相位提取、波面迭代重构与测量结果显示输出等功能,软件具有较高的测量精度、较高的运行处理速度以及简易友好的人机对话界面等特点。通过实验对不同条纹数的径向剪切干涉图进行分析,来标定选取合适的干涉条纹数作为测量依据。为了对径向剪切干涉波面重构分析处理软件进行测试分析,将测量结果数据与Zygo干涉仪的测量结果数据进行对比,可以得到径向剪切干涉仪波面重构分析处理软件具有较高的重构精度,所得数据结果真实、可信。

关键词：波面检测径向剪切干涉二维傅里叶变换波面重构

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径向剪切干涉法非球面面形检测技术研究

径向剪切干涉法非球面面形检测技术研究

作者：师亚萍西安工业大学

学位级别：硕士

径向剪切干涉技术是将具有空间相干性的光波经某种装置分成扩大和缩小两波面,并在其公共区域产生干涉条纹的一种测量技术。相对传统的干涉技术,该技术具有共光路、对外界环境、振动等因素不敏感、仅需一幅干涉图就可重构出波面等优势,... 详细信息

径向剪切干涉技术是将具有空间相干性的光波经某种装置分成扩大和缩小两波面,并在其公共区域产生干涉条纹的一种测量技术。相对传统的干涉技术,该技术具有共光路、对外界环境、振动等因素不敏感、仅需一幅干涉图就可重构出波面等优势,为开发在线检测设备作准备。本课题是在对非球面元件的高精度检测及现场工作的需求下提出的,因此研究径向剪切干涉技术具有一定的工程价值。本文研究的主要内容有以下几方面:(1)阐述了非球面面形的检测技术,对径向剪切干涉的几种典型系统结构、光学干涉理论以及径向剪切波面理论进行了分析。(2)论述了图像增强技术、干涉图空域延拓理论以及傅里叶变换法相位提取理论,分析了相位提取中存在的频域泄漏效应、滤波器、相位解包等问题。(3)基于Zernike多项式的波面拟合理论,分析了三种求解系数方法的原理。选取两种不同复杂度的曲面进行了模拟仿真,分析了拟合精度与拟合阶数、采样点数目之间的关系,结果表明Householder变换法拟合的波面精度高于其他两种方法;针对复杂度不同的波面,只要选择合适的拟合阶数、采样点数目都能达到较高精度。(4)论述了基于迭代算法的波面重构理论并对其进行了推导与改进,选取两种不同PV值的波面进行仿真,分析了波面重构精度与迭代次数、剪切比、波面畸变量之间的关系,从仿真结果可知迭代算法的重构精度可以满足径向径向剪切干涉技术的要求。(5)根据本课题设计的非球面检测系统对实验器材进行了选型,搭建了非球面测量装置,并总结出一种快速调整光路的方法;采用高精度干涉仪对同一非球面元件进行了检测,验证了本课题方案的可行性。

关键词：径向剪切干涉非球面波面检测波面重构