一、一种位相光栅激光衍射干涉场的研究(论文文献综述)
刘长青[1](2021)在《基于四波剪切干涉的光束质量测量技术研究》文中进行了进一步梳理输出光束的品质一直是激光器研发、设计、生产和应用关注的焦点,因此对激光器光束质量的精确测量尤为重要。目前,对激光光束质量较为常用的测量方法是多点测量法,这种测量方法测量周期长,易引入误差,无法实时监控光束质量,尤其是无法满足对脉冲激光光束质量的有效测量。针对传统光束质量测量方法的问题,本文提出一种基于四波横向剪切干涉技术的光束质量测量方法,利用激光束波前信息来推演激光光束的质量,只需要单次采样即可获得激光束的全部性能参数。论文从横向剪切干涉基本理论出发,仿真并探讨了两波、三波和四波干涉图的差异。构建四波横向剪切干涉系统,并对干涉图进行傅里叶变换等图像预处理来获得两个正交方向(X方向和Y方向)的差分波前相位,利用差分泽尼克(Zernike)多项式重构波前相位进而重构激光复振幅,采用角谱法进行衍射传输,获得不同位置束宽进而拟合激光束在空间的传输特性曲线并获得激光束的光束质量。以He-Ne激光器为被测试激光源,搭建了以棋盘位相光栅为分光器件和以面阵CCD相机为图像传感器的四波横向剪切干涉光束质量测量装置,实现了对He-Ne激光器光束质量的测量,并重构了He-Ne激光器激光束在空间的传输特性曲线。通过与M2-200型光束质量测量仪和SID-4波前传感器的测量结果进行了对比分析,本测量装置与上述两种光束质量测量仪器的相对误差不超过5%。
徐新科[2](2020)在《激光动态干涉加工系统的设计及研制》文中指出亚微米级表面结构的制备是实现各种功能性表面的有效途径。目前常用的制备技术主要包括机械加工、物理化学刻蚀、激光刻蚀、激光诱导周期性表面结构、光刻等,但均难以实现亚微米级周期性表面结构的高效灵活制备。为解决此问题,本课题研制了一套新颖的激光动态干涉加工系统。首先,本课题提出了激光动态干涉加工系统的设计方案,并对其工作原理进行了分析。通过设计光学干涉结构,实现了基于振镜控制的干涉光斑扫描。在此基础上,探究了相位掩模板结构对±1级衍射光效率的影响规律,研究了干涉光斑搭接过程中自行耦合特性的理论基础,分析了激光偏振方向对干涉条纹对比度的影响规律。其次,结合几何光学分析确定了光学干涉结构的设计参数,并基于此研究了相位掩模板的激光入射角度对于干涉光斑质量的影响,为系统中远心1)-场镜的设计提供了参考。然后,结合数值模拟完善了系统设计。通过设计远心1)-场镜,保证了场镜扫描激光与相位掩模板的垂直度,并通过对激光进行预整形,获得了形貌尺寸良好的聚焦干涉光斑。同时,结合数值模拟证明了光斑搭接过程中的自行耦合特性和激光偏振方向对干涉条纹对比度的影响规律。最后,根据设计方案研制了该系统的实验装置,验证了系统设计的有效性。采用1064 nm的皮秒激光,在ITO导电玻璃和镜面304不锈钢表面7×7 mm2的区域内实现了动态干涉加工,获得了均匀的一维或二维周期性结构和各种结构色图案,结构周期为760 nm,在两种材料上的一维结构刻蚀效率分别大于16 mm2/s和8 mm2/s。实验研究表明,该系统能够实现高分辨率的选择性加工,且具有可控、高效、大面积、低成本、无污染等制备优势,易于推广到亚微米级周期性表面结构的应用研究中。
王帅[3](2019)在《基于微纳光子结构的折射率传感器研究》文中研究说明微纳光子结构由于结构紧凑、尺寸接近光波长,因此对周围环境极其敏感,具有超高检测性能,而且可用于光子集成以及微流控系统,构建片上实验室,实现生化检测的微型化、智能化和家庭化。近些年,随着微纳加工工艺的提高,各种微纳光子结构得以实现,为设计更高性能的折射率传感器提供了技术支撑。很多研究机构将设计生物化学传感器的工作集中在研发新型光子结构和提高微纳光子器件性能上。然而,目前已提出的微纳光子结构传感器在设计、制备或适用环境等方面仍然存在诸多不足,且传感性能仍存在较大提升空间。鉴于此,本文分别针对介质结构、金属结构和微结构光纤传感器目前存在的问题,设计了工作波段在1500nm左右、1000nm以下和2000nm左右适合于狭小环境的具有较高性能的折射率传感器。研究主要围绕在探讨几种微纳光子结构的光学性质、检测原理、传感性能和制造方法等方面。本文的工作主要体现在以下几个方面:针对光子晶体传感器需要人为引入缺陷模式导致设计复杂的问题,利用光子准晶的天然缺陷模式设计了十重光子准晶折射率传感器,实验上成功研制出不同结构的十重光子准晶。首先,采用伞状五束光干涉模型理论上设计了二维十重光子准晶结构,通过改变光束的曝光阈值得到了不同结构的光子准晶。在此基础上,通过缺陷模光谱监测方法构建了工作在通信波段的折射率传感器,调整准晶介质柱半径及传感单元尺寸优化了传感器灵敏度,最终设计出分辨率为221 nm/RIU、品质因数为1478、传感单元仅为18μm×4μm的传感器结构。实验上搭建了无顶五棱镜多光束共光路干涉装置,通过改变光束强度、曝光时间和光束均匀度设计并大面积制备了不同结构的十重光子准晶。利用金属微纳结构局域表面等离子体共振(Local Surface Plasmon resonance,LSPR)效应,在近可见光波段构建了金纳米环阵列LSPR折射率传感器。针对随机分布金纳米环易缺失和堆叠的不足,基于金属颗粒二聚体增强LSPR的机理提出了金纳米环阵列传感器的设想。利用有限元法对该结构的电磁场分布和消光光谱进行了分析,并且对金纳米环的尺寸、晶格常数以及入射角度对消光效率的影响进行了研究。单个金纳米环的局域表面等离子体电场分布类似于一对电偶极子,而金纳米环阵列由于金属颗粒二聚体效应又有效增强了该电场强度,从而提高了该传感器的品质因数。该等离子体共振传感器在识别生物分子结合事件方面具有较大潜力。鉴于光纤传感器在狭小环境中的探测优势,在2000nm附近设计了两种PCF SPR折射率传感器。首先,为进一步增强SPR共振强度,利用SPR对偏振方向的敏感性设计了D型高双折射光子晶体光纤SPR传感器。对纤芯x和y方向空气孔的孔径比、金膜厚度以及光纤材料折射率对共振的影响进行了分析。研究发现高双折射结构可有效增强SPR强度,利用低折射率光纤材料可以提高传感器灵敏度,将二者结合可在增强灵敏度的同时提高传感器的品质因数。其次,在提高光纤等离子体共振的同时,为解决大模场与低限制损耗的矛盾,提出了D型双芯光子晶体光纤SPR传感器。利用双芯结构在有效扩大模场面积的同时保证了光纤较低的限制损耗和单模特性,从而提高了检测稳定性,扩大了测量范围。在实验上,利用空心玻璃管堆叠、预制棒熔缩及高温拉制的方法制备了不同结构的PCF,并对它们的横截面微纳结构、弯曲损耗、截止波长等光学特性进行了测量。
钟雷[4](2015)在《OAM激光光源的产生和OAM态检测技术研究》文中研究说明涡旋光束携带轨道角动量(OrbitalAngular Momentum,OAM),是近年来人们研究的热点,尤其是近两年,涡旋光束受到国内学者越来越多的重视。本文主要研究OAM激光光源的产生及OAM态的检测技术。其中,数字激光器作为一种生成OAM光波的新方法为本文主要研究内容。OAM态的检测方法有很多,本文主要基于空间光调制器,通过设计全息光栅,达到增大OAM态的检测范围和简化测量方法的目的。在测量OAM态之前,本文也涉及到如何生成一个纯度较高的OAM光波及两个OAM光波的生成,以提供OAM检测光源。数字激光器基于传统激光器,成熟的传统激光器设计经验和高性能的空间光调制器(Spatial Light Modulator)是设计数字激光器的前提条件。考虑到光束轨道角动量在1550nm通信波段中的应用背景,在该波段附近,本文基于1.645μm的Er:YAG激光器及Holoeye的PLUTO-Telco空间光调制器,对数字激光器进行仿真和设计。本论文主要完成以下几个方面的工作:1、介绍了涡旋光束的国内外研究进展,包括涡旋光束的生成方法和检测方法。对涡旋光束的历史发展做一个整体回顾,对最新研究进展进行总结。2、利用空间光调制器生成一个高纯度的拉盖尔-高斯光束。利用两种方法,棋盘相格法和闪耀光栅法使纯相位空间光调制器实现振幅调制。提出两种利用空间光调制器实现OAM态叠加的方法。3、利用MATLAB软件对数字激光器的谐振腔选模进行仿真,通过控制光阑孔径和损耗实现了模式的选择,输出不同阶数的拉盖尔-高斯光束模式。根据Er:YAG晶体的参数,对数字激光器的阈值、光斑大小和谐振腔的结构进行了设计。4、利用空间光调制器生成达曼光栅。实现角量子数由-12+12范围的测量。通过一张全息图,实现了涡旋光束的生成、变换及检测三个过程。成功的检测出涡旋光束的轨道角动量子数。
孟峰[5](2014)在《液体表面波光衍射效应研究及水下低频声源探测》文中研究表明水波问题与国家建设、经济发展和环境改善紧密联系,特别是海洋战略更受到各国高度重视。激光检测液体表面波在表面波研究领域中占有重要地位,通过探测液面情况可以获得表面以及液面以下声源信息。激光衍射检测技术应用于水面及水下低频声信号探测具有无损、快速、非接触、机动性强等特点,本文主要研究内容如下:(1)基于流体力学相关理论,研究了水面扰动以及水下声源振动生成的液体表面波光栅。从波动光学原理出发,分析了液体表面声光效应,当水面形成表面波时,这种表面波可以近似看作为一反射式正弦位相型光栅,激光入射其中经过调制,并发生衍射效应。(2)基于声光衍射原理,利用光学方法对低频液体表面波的光衍射特性进行研究,给出了非对应级数的解析表达式并对其进行数值模拟,解释了非对应分布的机理。实验观察了不同入射角下对比度较高的衍射图样,且相邻亮条纹之间的距离具有规律的不对称性;随入射角度增大,正负级衍射条纹出现显着的不对应分布,即正条纹级数多于负条纹级数。研究表明:衍射条纹级数的不对应程度与入射角有关,随入射角的增大,正负级数不对应程度加剧;负级衍射条纹级数存在最大值,超过该最大值的负级衍射条纹缺失。(3)基于声光衍射原理,理论上分析了激光在水表面波调制作用下产生衍射条纹和干涉条纹的产生机理,实验上取得了激励源在不同激发强度下的干涉、衍射图样,研究了干涉和衍射条纹图样宽度与表面波振幅的关系。给出了干涉条纹宽度与表面波振幅关系式,对衍射条纹图样宽度与表面波振幅进行线性拟合,发现衍射图样宽度随表面波振幅增大而增大,理论上解释了衍射图样宽度与表面波振幅的变化关系。(4)建立了升降式水下低频声信号的激光检测系统,实验上观察了对比度较高的衍射图样,为光衍射法测量水下声信号提供了一种新思路。实验上测量了水下声信号频率、深度及其激发表面波振幅三者的关系,发现水下声源的深度与其激发的表面波振幅关系为先增大后减小。当声源入水深度固定时,表面波振幅随声源频率增加,呈现先增大后减小的变化。结合三者关系,得出引起表面波最大振幅所需的激发频率随声源入水深度的增加而减小,而且在靠近水面附近频率变化较大,随着水深的增加,频率逐渐变缓,不同的频率对应不同的深度。
姚振强,胡永祥[6](2013)在《基于短脉冲激光束干涉的硅表面亚微米结构加工工艺》文中研究表明激光干涉加工是一种实现周期性微纳米结构制造的高效、低成本加工的新工艺。研究硅表面亚微米结构多激光束干涉加工工艺。分析多光束干涉光强分布的周期性分布特征,多光束干涉光强分布可在微小区域内获得高分辨率的光强分布,有利于高质量的周期性微结构的加工。采用基于二维位相光栅分束方法的四光束干涉试验系统,采用纳秒短脉冲激光束,以单晶硅材料为研究对象,进行多光束干涉试验。试验结果表明,采用四光束干涉,可在硅材料表明加工出周期性亚微米圆点锥状阵列结构,并且周期性规律与光强分布相同;结合短脉冲激光材料去除中熔化、汽化、直接汽化三个临界阈值,分析四光束干涉圆点阵列结构的形成机理;当脉冲数量增加时,圆点阵列高度增大并逐渐饱和,当脉冲数目较多时,在圆点顶部会产生由于表明张力引起熔池流动形成的微小圆粒。
郑春艳[7](2012)在《液晶光栅相控阵波前检测及性能分析》文中认为液晶光栅作为一种光学相控阵被应用在激光雷达、卫星通信等系统中,可以实现激光束的灵活偏转。而要对定向光束的质量进行控制,就需要对液晶光栅相控阵的波前进行测试,分析其波前畸变的情况。要正确的测量出液晶光栅的特殊的剧烈变化的波前轮廓,就需要了解其波前分布误差对器件性能也即是对光栅衍射场的影响情况。为此,本文分析了影响液晶光栅波前轮廓的误差来源,把液晶光栅相控阵的波前误差分成周期型和非周期型两种,利用傅里叶级数分解及角谱衍射理论得出了不同类型波前误差对光栅衍射场的影响,并进行了仿真分析。根据波前误差的不同类型提出了针对性的波前测量方法,对这些方法进行了理论和仿真分析。对波前误差为周期型的情况,提出可通过测试各衍射级次的近场光强来近似反演液晶光栅后表面处(也可称为出口端面)的光场分布,从而求出波前分布。对波前误差为非周期型的情况,提出两种测试方法。一种是直接测量液晶光栅出口端面的波前分布。一种是测量闪耀级次的衍射光场,用逆衍射运算来反演液晶光栅出口端面的波前误差分布。提出采用新型四边形结构的径向剪切干涉光路来测量液晶光栅相控阵的波前,给出了适合于不同频率范围波前的三种测量方法:自载波调制法,固定载波调制法及单一衍射级反演法。研制出口径10mm×10mm的剪切干涉仪,并与商用WYKO干涉仪进行比对测试,对同一块平面样板测出的波前之差的峰谷(Peak ToValley,简称P-V)值小于/20,均方根值(Root Mean Squares,简称RMS)小于/200。用该剪切干涉仪测量了液晶光栅的静态相位分布、电压-相移特性及偏转光束波前,为液晶光栅器件的性能分析及加载电压方案提供了依据。提出基于4f系统的Mach-Zehnder共轭移相干涉法测试液晶光栅出口端面波前。用研制的10mm×10mm口径Mach-Zehnder共轭移相干涉仪测量出了不同周期液晶光栅的波前分布,由测试结果计算出的远场光强分布与实测远场分布基本一致,说明了测试结果的准确性。
李琳[8](2010)在《基于光栅衍射光干涉的位移测量技术研究》文中提出为了研制结构紧凑的高精度纳米分辨力位移测量装置,对基于光栅衍射光干涉的位移测量技术进行了理论研究并研制了原理样机。系统地分析了光栅位移测量理论及方法。基于标量衍射理论,建立了透射式单光栅系统数学模型,分析了光栅栅距等参数对莫尔干涉的影响;利用矢量衍射理论给出了任意斜入射条件下的广义光栅方程,分析了光栅栅距等参数对衍射级次和衍射效率的影响,讨论了有限尺寸高斯光束入射时的衍射特性。提出和实现了一种采用长度为100mm、刻线密度为400lp/mm的高密度单光栅衍射光干涉的位移测量系统,两衍射光进行差频干涉,实现了光学四倍频,原始信号周期达到0.6μm。采用偏振移相的方法获得四路空间相位相差90°的原始信号,系统进行1024倍电子细分,细分后系统分辨率达到0.586nm。利用三光栅理论建立了反射式双光栅系统的光强模型,分析了系统参数对调制光强的影响并与双光栅理论结果进行了对比,讨论了光源尺寸等因素对系统输出信号的影响;针对典型Littrow模式建立了输出信号之间相位关系的模型,分析了光栅栅距等参数对相位关系的影响。分析了影响光栅位移测量系统精度的各种误差因素,针对环境变化造成的随机误差进行了相应的滤波处理。根据信号特点设计了FIR数字滤波器,能够有效地抑制低频噪声的影响;基于平稳卡尔曼滤波理论,在典型的电机控制情况下,给出了卡尔曼滤波的一般模型,通过仿真和实验证明了方法的有效性。
朱峰[9](2008)在《液体表面特性的光学可视化》文中进行了进一步梳理光学技术是探测液体表面特性重要手段,通过研究光在液体表面的衍射、干涉、反射和折射等现象,可以探测液体表面特性。液体表面特性的光学可视化研究分为两部分:一部分是动态液面的研究,即激光衍射法探测毛细波及液体表面特性。另一部分是静态液面的研究,即激光边界反射法和掠射法探测润湿效应弯曲液面及液体表面特性。本文围绕液体表面特性的光学可视化研究,主要进行了以下几个方面的工作:(1)建立了斜入射情况下毛细波的激光衍射理论。当激光斜入射到几十至几百赫兹毛细波上,观察到稳定的、清晰的衍射图样。运用傅立叶光学中正弦位相光栅衍射理论对实验现象进行了理论分析,完善了斜入射情况下毛细波的激光衍射理论,利用该理论分析了衍射图样的缺级现象和衍射光斑的位置不对称分布,并对斜入射情况下毛细波的衍射光场进行理论仿真,并与实验结果进行了对比分析,理论仿真与实验结果完全符合。(2)激光衍射法探测毛细波的波长、振幅和色散关系。通过测量衍射光斑间距,进而实时、准确地测量出不同频率毛细波的波长。通过测定衍射图样中不同级别衍射光斑的光强比,求出了毛细波振幅的大小。探测了单一液体毛细波的色散关系,实验数据和理论曲线基本符合,并利用色散关系求得不同温度下液体的表面张力,实验所测表面张力与标准值基本吻合。理论上建立了液体薄膜毛细波的色散关系,分别探测了薄膜厚度不变时,毛细波的角频率和波数的关系;毛细波的频率不变时,波数和薄膜厚度的关系,实验数据和理论曲线基本符合,提出了利用激光衍射法探测较小厚度薄膜的方法。(3)激光入射角与衍射光强的关系。利用傅立叶光学中正弦位相光栅理论分析了不同入射角的激光在毛细波上的衍射,给出了衍射光斑光强分布与入射角的解析关系。实现了不同入射角的激光在毛细波上衍射,发现随着激光入射角的变化,衍射光斑的光强和间距随入射角的变化而变化,并且有缺级现象出现,激光入射角越大,衍射角的位置不对称性越明显,并将实验结果和理论分析加以比较,二者基本吻合。(4)激光衍射法测定表面张力、表面压和毛细波波速。利用激光衍射法测定了蒸馏水和煤油的表面张力,同时验证了毛细波的色散关系。测定了不同温度下蒸馏水的表面张力,用最小二乘法对实验数据进行拟合,得出了表面张力和温度的解析关系,表面张力随着温度的增加是递减的,并和温度呈近似线性关系。实现了不溶性单分子膜毛细波的激光衍射,测定了苯单分子膜的表面压。测定了不同频率下毛细波的相速度和群速度,研究了毛细波波速与频率和波长之间的关系,毛细波波速随着频率的增大而增大,随着波长的增大而减小,呈非线性关系。最后,测定了不同温度下毛细波波速,用最小二乘法对实验数据进行拟合,给出了毛细波波速与温度的解析关系,毛细波波速随着温度增加而减小,并和温度呈近似线性关系。(5)润湿效应弯曲液面的边界反射及应用。基于激光在润湿效应形成的弯曲液面上边界反射,研究了弯曲液面的特性。当平行激光束垂直入射到平板、细棒、双平板和圆柱形管润湿效应形成的弯曲液面时,弯曲液面的边界反射光随着弯曲液面的变化而变化,产生特殊地反射图样。反射图样中有清晰的干涉条纹,反射图样的形状随边界入射光束宽度的变化而迅速地变化,分析了反射图样的形状与边界入射光束的宽度关系,得出了平板和双平板润湿效应弯曲液面斜率和上升高度的拟合曲线及其解析表达式,细棒和圆柱形管润湿效应弯曲液面斜率的拟合曲线及其解析表达式,进一步计算出弯曲液面上升的最大高度和液体的接触角。建立了一种利用弯曲液面边界反射来实时测量液面特性的新方法。(6)光线掠射法和斜板法测定接触角。当平行激光束掠入射到平板润湿效应弯曲液面时产生特殊的反射图样,反射图样的中间为暗场,两侧为亮场。分析了暗场宽度和弯曲液面的最大高度关系,通过测量反射图样的暗场宽度计算出弯曲液面的最大高度,进而计算出弯曲液面的接触角。在斜板法测定接触角实验中,对传统斜板法做了较大改进。平行激光束垂直照射到液体表面,当改变平板的插入角度,平板润湿效应产生的弯曲液面形状也会随着发生变化,同样照射到弯曲液面的反射光也会发生变化,通过观测反射图样,可判断出何时弯曲液面完全平坦,进而通过测定平板转过角度计算出接触角。
王晓凤[10](2007)在《剪切散斑相移技术研究》文中研究指明散斑计量是光学测量技术的一个重要分支。这一技术利用相干光照射在粗糙的物体表面,在空间所形成的散斑,或物体表面自然存在的或人造的斑粒,实现物体表面位移和变形检测。在过去的30多年中,除了对散斑场自身的特性和规律给予深入的研究外,有多种散斑测量技术逐渐发展和建立起来,并在不同的领域中获得了广泛的应用。电子散斑干涉测量技术(ESPI)近二十年来已成为变形场测量的重要方法。电子剪切散斑干涉术(ESSPI)是在电子散斑干涉术(ESPI)基础上发展起来的测量位移导数的一种新的测量方法,具有可以全场测量、光路简单、调节方便、对环境要求低等特点。而在ESSPI的定量测量中应用相移技术,可以使测量精度大为提高,因此被广泛用于无损检测领域(NDT)。本文就电子剪切散斑干涉及相移技术方法进行了研究讨论,主要的内容概括如下:1、回顾了散斑干涉计量的历史发展;系统的介绍了电子散斑干涉术、电子剪切散斑干涉术基本原理。2、介绍了位相测量方法的基本原理。并对其中的相移法的原理、实现相移的方法及相移算法进行了详细的介绍。3、利用沃拉斯顿棱镜作为剪切元件的传统剪切散斑干涉术中,由于错位的二物光束同向传播,很难通过将它们分开来引入附加相位的方法来实现相移。平移棱镜相移法可以在二束物光不分开的情况下实现相移。本文对平移棱镜相移法进行理论分析,证明平移棱镜可以引入稳定、线性的附加相位,给出了附加位移与附加相位之间的关系式。对剪切棱镜的出射角及放置位置在电子剪切散斑干涉中产生的影响作了理论分析,给出了它们之间关系的数学表达式,并给出了相对误差分布图。利用周边固定中心加载的圆盘进行实验,给出了实验结果,证明平移棱镜相移法可以有效地从干涉条纹中定量提取位移导数信息。
二、一种位相光栅激光衍射干涉场的研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一种位相光栅激光衍射干涉场的研究(论文提纲范文)
(1)基于四波剪切干涉的光束质量测量技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
1.2 课题的研究现状 |
1.2.1 光束质量测量技术研究现状 |
1.2.2 四波横向剪切技术研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 四波横向剪切干涉原理 |
2.1 横向剪切干涉原理 |
2.2 四波横向剪切干涉原理 |
2.3 四波横向剪切干涉实现及仿真 |
2.4 本章小结 |
第3章 四波横向剪切图的差分相位提取 |
3.1 傅里叶变换的相关讨论 |
3.1.1 离散傅里叶变换理论 |
3.1.2 离散傅里叶变换性质 |
3.2 二维傅里叶变换相位提取原理 |
3.3 相位解包裹算法 |
3.3.1 路径跟踪算法 |
3.3.2 路径无关算法 |
3.4 本章小结 |
第4章 激光光束参数的获取与重构 |
4.1 Zernike多项式简介 |
4.1.1 R-W算法 |
4.1.2 椭圆正交算法 |
4.1.3 数字正交算法 |
4.2 差分Zernike法波前重构仿真 |
4.3 波前重构 |
4.4 光束质量参数获取 |
4.5 本章小结 |
第5章 实验数据采集及分析 |
5.1 系统装置的搭建 |
5.2 硬件结构及选型 |
5.2.1 被测激光器 |
5.2.2 衰减系统 |
5.2.3 图像采集单元 |
5.3 四波剪切干涉图的获取与处理 |
5.4 光束质量测量数据 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结与创新 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(2)激光动态干涉加工系统的设计及研制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1.绪论 |
1.1 表面微纳结构的发现及应用 |
1.2 表面微纳结构制备技术发展 |
1.3 本课题的主要研究目的与意义 |
1.4 本课题的主要研究内容及技术路线 |
2.激光动态干涉加工系统的设计和工作原理 |
2.1 激光动态干涉加工系统设计 |
2.2 光学干涉结构设计 |
2.3 相位掩模板工作原理 |
2.4 光学干涉结构工作原理 |
2.5 激光偏振方向影响分析 |
2.6 本章小结 |
3.光学干涉结构的几何分析 |
3.1 设计参数确定 |
3.2 激光倾斜入射影响分析 |
3.3 本章小结 |
4.激光动态干涉加工系统的数值模拟 |
4.1 光学干涉结构的数值模拟 |
4.2 系统设计的完善与数值模拟 |
4.3 本章小结 |
5.激光动态干涉加工系统的实验研究 |
5.1 实验装置建立 |
5.2 实验研究 |
5.3 分析讨论 |
5.4 本章小结 |
6.总结与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
(3)基于微纳光子结构的折射率传感器研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩写符号对照表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 微纳光子结构传感器的研究现状 |
1.2.1 光子晶体检测技术 |
1.2.2 表面等离子体共振检测技术 |
1.2.3 微结构光纤检测技术 |
1.3 微纳光子传感器的检测方式 |
1.3.1 波长调制 |
1.3.2 强度调制 |
1.3.3 相位调制 |
1.4 微纳光子传感器的主要性能指标 |
1.5 研究内容及结构安排 |
2 微纳光子结构光学特性的理论分析方法 |
2.1 几种分析方法比较 |
2.2 分析步骤 |
2.3 边界条件 |
2.4 本章小结 |
3 十重光子准晶折射率传感器 |
3.1 引言 |
3.2 光子准晶概述 |
3.3 结构设计与模拟 |
3.3.1 十重光子准晶结构设计 |
3.3.2 模型参数设置 |
3.3.3 透射谱分析 |
3.4 结果与分析 |
3.4.1 介质柱填充比对灵敏度的影响 |
3.4.2 传感单元尺寸对灵敏度的影响 |
3.4.3 性能分析 |
3.5 十重光子准晶的实验制备 |
3.5.1 制备工艺 |
3.5.2 实验结果与讨论 |
3.6 本章小结 |
4 金纳米环阵列LSPR折射率传感器 |
4.1 引言 |
4.2 阵列型金属纳米颗粒的相关理论 |
4.2.1 局域表面等离子体共振理论 |
4.2.2 金属纳米颗粒二聚体理论 |
4.3 结构设计与模拟 |
4.4 结果与分析 |
4.4.1 金纳米环宽度优化 |
4.4.2 金纳米环阵列晶格常数优化 |
4.4.3 金纳米高度优化 |
4.4.4 入射角度影响分析 |
4.4.5 性能分析 |
4.5 金纳米环阵列的制备工艺 |
4.6 本章小结 |
5 光子晶体光纤SPR折射率传感器 |
5.1 引言 |
5.2 PCF SPR传感器基本原理 |
5.3 PCF SPR传感器分类 |
5.4 D型高双折射光子晶体光纤SPR折射率传感器 |
5.4.1 结构设计与模拟 |
5.4.2 吸收谱线分析 |
5.4.3 孔径比对SPR的影响 |
5.4.4 金膜厚度对SPR的影响 |
5.4.5 材料折射率对灵敏度的影响 |
5.4.6 性能分析 |
5.5 D型双芯光子晶体光纤SPR折射率传感器 |
5.5.1 结构设计与模拟 |
5.5.2 模场与吸收谱线分析 |
5.5.3 性能分析 |
5.6 光子晶体光纤制备 |
5.6.1 制备工艺 |
5.6.2 实验结果与讨论 |
5.7 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(4)OAM激光光源的产生和OAM态检测技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 本论文研究的目的和意义 |
1.2 涡旋光束简介 |
1.3 国内外研究现状及发展趋势 |
1.3.1 涡旋光束的生成 |
1.3.2 涡旋光束的分离和测量 |
1.4 本论文主要内容 |
第2章 OAM 态的生成 |
2.1 涡旋光束的生成 |
2.1.1 用 SLM 模拟螺旋相位片 |
2.1.2 实验装置 |
2.1.3 仿真及实验结果 |
2.1.4 用最佳环带法生成高纯涡旋光束 |
2.1.5 用纯相位 SLM 实现振幅调制 |
2.2 双 OAM 态的生成 |
2.2.1 用 SLM 生成双 OAM 光波 |
2.3 本章小结 |
第3章 OAM 态激光器 |
3.1 OAM 态激光器进展 |
3.2 数字激光器的模式仿真 |
3.2.1 衍射角谱理论 |
3.2.2 自再现衍射理论 |
3.2.3 仿真设计及仿真结果 |
3.3 数字激光器参数的计算 |
3.3.1 激光器阈值计算 |
3.3.2 光斑半径设计 |
3.3.3 谐振腔计算 |
3.4 本章小结 |
第4章 OAM 态的检测 |
4.1 达曼光栅原理 |
4.2 达曼光栅设计 |
4.3 利用二维达曼光栅设测量涡旋光束 |
4.3.1 实验装置 |
4.3.2 实验结果 |
4.3.3 实验分析 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
致谢 |
(5)液体表面波光衍射效应研究及水下低频声源探测(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 论文的背景、意义 |
1.2 激光探测液体表面波的研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 液体表面波光栅及声光效应 |
2.1 液体表面波衍射光栅 |
2.1.1 液体表面波及其分类 |
2.1.2 水面扰动生成液体表面波光栅 |
2.1.3 水下声源振动生成液体表面波光栅 |
2.2 液体表面波的声光效应 |
2.2.1 声光效应 |
2.2.2 液体表面声光效应 |
2.3 本章小结 |
第3章 液体表面波光衍射特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验装置 |
3.3 实验结果 |
3.4 理论分析 |
3.5 数值模拟及数据处理 |
3.5.1 实验衍射图样的数值模拟及数据处理 |
3.5.2 不同入射角情况下衍射条纹角宽度数值模拟 |
3.6 本章小结 |
第4章 低频干涉、衍射图样宽度与表面波振幅关系研究 |
4.1 引言 |
4.2 低频干涉图样宽度与表面波振幅关系 |
4.3 低频衍射图样宽度与表面波振幅关系 |
4.3.1 实验装置 |
4.3.2 理论分析 |
4.3.3 实验结果以及数据处理 |
4.4 本章小结 |
第5章 水下声源与液体表面波振幅关系研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验装置 |
5.3 理论分析 |
5.4 实验结果与数据处理 |
5.4.1 声源位置固定,激发频率与表面波振幅关系 |
5.4.2 激发频率固定,声源位置与表面波振幅的关系 |
5.4.3 声源入水深度与激发频率关系 |
5.5 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
攻读硕士学位期间的科研成果 |
(6)基于短脉冲激光束干涉的硅表面亚微米结构加工工艺(论文提纲范文)
0前言 |
1 多激光束干涉加工理论 |
1.1 多光束干涉原理 |
1.2 双光束干涉 |
1.3 四光束干涉 |
2 试验方法 |
3 结果与讨论 |
3.1 微结构特征 |
3.2 微结构周期与高度 |
4 结论 |
(7)液晶光栅相控阵波前检测及性能分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 论文研究背景及意义 |
1.2 液晶光学相控阵器件的发展概况 |
1.3 波前测量技术的国内外研究现状 |
1.4 液晶光栅相控阵波前测量技术的国内外研究现状 |
1.5 本文研究的主要内容 |
第二章 液晶光栅相控阵原理及性能分析 |
2.1 液晶光栅相控阵原理 |
2.2 角谱衍射理论 |
2.2.1 角谱的含义 |
2.2.2 基于平面波角谱的衍射理论 |
2.3 用角谱理论来分析液晶光栅相控阵的性能 |
2.3.1 理想液晶光栅相控阵的性能 |
2.3.2 液晶光栅相控阵相位轮廓误差对性能的影响 |
2.3.2.1 周期型相位误差对液晶光栅相控阵性能的影响 |
2.3.2.2 非周期型相位误差对液晶光栅相控阵性能的影响 |
2.3.2.3 各种误差源的特点分析 |
2.4 小结 |
第三章 液晶光栅相控阵波前测试方法分析 |
3.1 相位误差为周期型时的波前测试方法 |
3.2 相位误差为非周期型时的波前测试方法 |
3.2.1 直接测试相位法 |
3.2.1.1 测试方法分析 |
3.2.1.2 工作性能评判依据 |
3.2.2 单一衍射级反演法 |
3.2.2.1 测试方法分析 |
3.2.2.2 工作性能评判依据 |
3.3 小结 |
第四章 径向剪切干涉波前测试系统分析 |
4.1 波前测量方法的选择 |
4.2 整体测量方案 |
4.3 径向剪切干涉测量原理 |
4.3.1 四边形径向剪切干涉光路结构 |
4.3.2 相位重构算法 |
4.3.2.1 相位重构算法 |
4.3.2.2 相位重构算法精度 |
4.4 波前重构的计算机仿真 |
4.5 几种特殊波面入射时的干涉条纹图仿真分析 |
4.5.1 平面波入射时得到的干涉条纹图 |
4.5.2 台阶形波面入射时得到的干涉条纹图 |
4.5.3 高斯波入射时得到的干涉条纹图 |
4.6 径向剪切干涉仪用于直接测试液晶光栅相控阵波前分析 |
4.6.1 自载波调制剪切干涉法 |
4.6.2 固定载波调制的剪切干涉法 |
4.7 径向剪切干涉仪用于单一衍射级反演液晶光栅相控阵波前分析 |
4.7.1 测试系统结构 |
4.7.2 测试方法分析 |
4.8 小结 |
第五章 径向剪切干涉仪测试液晶光栅相控阵波前实验 |
5.1 剪切干涉仪的标定测试实验 |
5.2 液晶光栅的静态相位分布 |
5.3 液晶光栅的电压-相移特性测试实验 |
5.3.1 液晶光栅在 0.6328μm 光波入射时的电压-相移特性测试 |
5.3.2 液晶光栅在 1.064μm 光波入射时的电压-相移特性测试 |
5.3.3 液晶光栅在不同波长光波入射时的电压-相移特性比较 |
5.4 液晶光栅的偏转波前测试 |
5.5 小结 |
第六章 Mach-Zehnder 共轭干涉仪测试液晶光栅相控阵波前分析及实验结果. |
6.1 Mach-Zehnder 共轭移相干涉仪测试原理 |
6.1.1 共轭移相干涉仪光路结构 |
6.1.2 移相干涉相位重构算法 |
6.1.3 Mach-Zehnder 共轭移相测试液晶光栅相控阵波前的两个问题 |
6.2 Mach-Zehnder 共轭干涉傅里叶变换法测试原理 |
6.3 Mach-Zehnder 共轭移相干涉仪相移标定方法 |
6.3.1 连续在线标定法 |
6.3.2 正交标定法 |
6.4 Mach-Zehnder 共轭移相干涉仪测试液晶光栅相控阵波前实验 |
6.4.1 测量液晶光栅静态相位分布 |
6.4.2 测量不同周期下液晶光栅波前分布 |
6.5 小结 |
第七章 结论和展望 |
7.1 本论文研究结论 |
7.2 今后工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻博期间取得的成果 |
攻博期间参加的科研项目 |
(8)基于光栅衍射光干涉的位移测量技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究现状及趋势 |
1.3 主要研究内容和结构安排 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 论文结构安排 |
第2章 衍射光栅干涉位移测量原理 |
2.1 几何光学原理 |
2.2 衍射干涉原理 |
2.3 标量衍射理论模型 |
2.3.1 矩形光栅透射函数 |
2.3.2 光强模型 |
2.4 矢量衍射理论模型 |
2.4.1 矩形光栅衍射级次 |
2.4.2 矩形光栅衍射效率 |
2.4.3 有限尺寸高斯光束衍射效率 |
2.5 傅立叶光学原理 |
2.5.1 单光栅调制光场 |
2.5.2 双光栅调制光场 |
2.5.3 位移频谱变化 |
2.5.4 菲涅尔自成像 |
2.6 多普勒频移原理 |
2.7 半波相位差面原理 |
第3章 单光栅位移测量系统 |
3.1 系统工作原理 |
3.2 光学系统设计 |
3.2.1 光学倍频 |
3.2.2 偏振光移相 |
3.2.3 反射镜 |
3.2.4 位相延迟片 |
3.3 光源 |
3.3.1 激光器的选择 |
3.3.2 激光光强的补偿 |
3.4 接收器 |
3.5 电子学细分 |
3.6 精度检测 |
第4章 反射式双光栅位移测量系统 |
4.1 光强模型 |
4.2 信号调制 |
4.3 相位关系 |
4.3.1 单光束衍射 |
4.3.2 一阶Littrow 模式 |
4.3.3 二阶Littrow 模式 |
4.4 光源尺寸 |
4.5 光源未对准 |
4.6 光源离焦 |
第5章 误差分析及滤波 |
5.1 误差分析 |
5.1.1 周期外误差 |
5.1.2 周期内误差 |
5.2 滤波方法 |
5.2.1 FIR 滤波器 |
5.2.2 Kalman 滤波器 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
在学期间学术成果情况 |
指导教师及作者简介 |
致谢 |
(9)液体表面特性的光学可视化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 液体表面波的光探测 |
1.1.1 液体表面波 |
1.1.2 液体表面波的光探测技术及其发展状况 |
1.2 润湿效应弯曲液面的光探测 |
1.2.1 润湿效应 |
1.2.2 润湿效应弯曲液面的光探测技术及其发展状况 |
1.3 本文研究的内容及创新点 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 创新点说明 |
第2章 毛细波的激光衍射实验和理论 |
2.1 引言 |
2.2 毛细波的激光衍射实验 |
2.2.1 实验装置 |
2.2.2 实验现象 |
2.3 毛细波激光衍射的理论分析 |
2.4 实验与理论对比分析 |
2.4.1 衍射图样的缺级现象 |
2.4.2 衍射光斑位置的不对称分布 |
2.4.3 实验结果与理论仿真 |
2.5 本章小结 |
第3章 激光衍射法探测毛细波的波长、振幅和色散关系 |
3.1 引言 |
3.2 毛细波波长的测量 |
3.2.1 实验与理论分析 |
3.2.2 蒸馏水毛细波波长的测定 |
3.2.3 煤油毛细波波长的测定 |
3.3 毛细波振幅的测量 |
3.3.1 理论分析 |
3.3.2 60Hz毛细波振幅的测定 |
3.3.3 100Hz毛细波振幅的测定 |
3.4 探测单一液体表面上毛细波的色散关系 |
3.4.1 单一液体表面上毛细波的色散关系 |
3.4.2 实验和理论对比分析 |
3.4.3 温度与表面张力 |
3.5 探测液体薄膜表面上毛细波的色散关系 |
3.5.1 液体薄膜毛细波的色散关系 |
3.5.2 实验与结果 |
3.6 本章小结 |
第4章 激光入射角与衍射光强的关系 |
4.1 引言 |
4.2 实验装置 |
4.3 激光入射角与衍射图样分布 |
4.3.1 理论分析 |
4.3.2 不同入射角激光在160Hz毛细波上的衍射 |
4.3.3 不同入射角激光在220Hz毛细波上的衍射 |
4.4 本章小结 |
第5章 激光衍射法测量表面张力、表面压和毛细波波速 |
5.1 引言 |
5.2 表面张力的测定 |
5.2.1 实验与理论分析 |
5.2.2 蒸馏水表面张力的测定 |
5.2.3 煤油表面张力的测定 |
5.2.4 表面张力与温度的关系 |
5.3 表面压的测定 |
5.4 毛细波波速的测定 |
5.4.1 毛细波波速与频率和波长的理论关系 |
5.4.2 实验结果 |
5.4.3 毛细波波速与温度的关系 |
5.5 本章小结 |
第6章 润湿效应弯曲液面的边界反射及应用 |
6.1 引言 |
6.2 平板润湿效应的弯曲液面 |
6.2.1 实验与结果 |
6.2.2 平板润湿效应弯曲液面的描述 |
6.2.3 结论 |
6.3 细棒润湿效应的弯曲液面 |
6.3.1 实验与结果 |
6.3.2 细棒润湿效应弯曲液面的描述 |
6.3.3 结论 |
6.4 双平行平板润湿效应的弯曲液面 |
6.4.1 实验和结果 |
6.4.2 双平行平板润湿效应弯曲液面的描述 |
6.4.3 结论 |
6.5 圆柱形管润湿效应的弯曲液面 |
6.5.1 实验与结果 |
6.5.2 圆柱形管润湿效应弯曲液面的描述 |
6.5.3 结论 |
6.6 本章小结 |
第7章 光线掠射法和斜板法测量接触角 |
7.1 引言 |
7.2 掠射法测量平板润湿效应的接触角 |
7.2.1 实验装置 |
7.2.2 实验结果和理论分析 |
7.2.3 结论 |
7.3 斜板法测量平板润湿效应的接触角 |
7.3.1 实验装置 |
7.3.2 实验结果和理论分析 |
7.3.3 结论 |
7.4 本章小结 |
第8章 结论 |
8.1 工作总结 |
8.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间科研成果 |
(10)剪切散斑相移技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 激光散斑现象 |
1.2 激光散斑计量技术的发展概况 |
1.3 相移技术的发展 |
1.4 本论文的主要工作 |
第二章 电子散斑干涉术 |
2.1 电子散斑干涉测量原理 |
2.1.1 电子散斑干涉测量典型实验 |
2.1.2 电子散斑干涉测量原理 |
2.1.3 数字散斑相关函数 |
2.2 散斑图像处理方式 |
2.2.1 减模式 |
2.2.2 加模式 |
2.2.3 相关模式 |
2.3 散斑图的位移分析 |
2.3.1 逐点分析方法 |
2.3.2 全场分析方法 |
2.4 ESPI 条纹图的频域滤波方法 |
2.5 结论 |
第三章 剪切电子散斑干涉术 |
3.1 剪切电子散斑干涉术原理 |
3.1.1 ESSPI 的原理 |
3.1.2 ESSPI 物体变形与光波位相变化的关系 |
3.1.3 电子剪切散斑实验图像 |
3.2 剪切量对测量的影响 |
3.2.1 横向剪切原理 |
3.2.2 剪切量对测量精度的影响 |
3.2.3 剪切量对条纹对比度的影响 |
3.3 剪切在无损领域的作用 |
3.3.1 剪切无损检测原理 |
3.3.2 加载方式 |
3.4 结论 |
第四章 位相测量研究 |
4.1 外插法 |
4.2 时间相移法 |
4.2.1 相移法原理 |
4.2.2 实现相移的方法 |
4.2.3 相移算法 |
4.3 空间相移法 |
4.4 傅立叶变换法 |
4.5 空间载波相移法 |
4.6 结论 |
第五章 一种新的相移方法的研究 |
5.1 实验原理 |
5.1.1 电子剪切散斑干涉原理 |
5.1.2 沃拉斯顿棱镜剪切原理 |
5.1.3 平移棱镜相移法原理 |
5.2 误差分析 |
5.3 实验及结果 |
5.4 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
四、一种位相光栅激光衍射干涉场的研究(论文参考文献)
- [1]基于四波剪切干涉的光束质量测量技术研究[D]. 刘长青. 长春理工大学, 2021(02)
- [2]激光动态干涉加工系统的设计及研制[D]. 徐新科. 华中科技大学, 2020(01)
- [3]基于微纳光子结构的折射率传感器研究[D]. 王帅. 郑州大学, 2019(07)
- [4]OAM激光光源的产生和OAM态检测技术研究[D]. 钟雷. 北京理工大学, 2015(07)
- [5]液体表面波光衍射效应研究及水下低频声源探测[D]. 孟峰. 陕西师范大学, 2014(02)
- [6]基于短脉冲激光束干涉的硅表面亚微米结构加工工艺[J]. 姚振强,胡永祥. 机械工程学报, 2013(06)
- [7]液晶光栅相控阵波前检测及性能分析[D]. 郑春艳. 电子科技大学, 2012(12)
- [8]基于光栅衍射光干涉的位移测量技术研究[D]. 李琳. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所), 2010(10)
- [9]液体表面特性的光学可视化[D]. 朱峰. 陕西师范大学, 2008(05)
- [10]剪切散斑相移技术研究[D]. 王晓凤. 山东师范大学, 2007(04)