1 南京信息工程大学物理与光电工程学院， 江苏 南京 210044
2 南京理工大学电光学院， 江苏 南京 210094
以大口径斐索卧式移相干涉仪为研究对象，研究以压电陶瓷（PZT）实现移相为代表的大口径干涉仪所包含的技术难点和解决方案，主要包括大口径平晶的支撑技术与绝对校准、动态波面测试、大口径波面测试技术、移相器在线测试等关键技术，为更大口径的干涉仪的研制提供理论基础研究和关键技术储备。
测量 光学测试 大口径干涉仪 PZT移相 关键技术 光学学报
2014, 34(s1): s112011
1 南京信息工程大学 电信学院,南京 210044
2 南京理工大学 电光学院,南京 210094
为消除干涉仪标准参考面的误差，保证其测量准确度，本文采用液面基准法建立光学平面基准对仪器的系统误差进行标定.首先建立弯曲静液面动力学方程从理论上分析润湿效应对液面平面度的影响，并结合实验分析气流、温度、震动等环境因素对液面稳定性的影响，讨论波面稳定性评价指标，给予实验验证.最后用建立的大液面基准对干涉仪系统误差进行标定，给出标定结果.
光学测试 液面基准法 干涉仪 标定 Optical testing Absolute liquid reference method Interferometer Calibration
南京信息工程大学电子与信息工程学院， 江苏 南京 210044
主要比较分析了光子晶体光纤在设计宽带光纤拉曼放大器上的优越性。简化了多波长宽带光纤拉曼放大器功率耦合方程, 分两步来确定各泵浦波的频率及输入功率的大小。首先通过模拟煺火算法迭代出满足条件的泵浦波频率,再利用平均功率分析方法, 采用四阶阿当迭代方法计算出各泵浦波输入功率的大小, 设计出了具有较宽平坦增益带宽的光纤拉曼放大器。分别对光子晶体光纤和色散位移光纤进行了模拟计算，仿真结果表明光子晶体光纤可以用来设计成短长度、高效的光纤拉曼放大器。
光子晶体光纤 光纤拉曼放大器 有效面积 平坦增益带宽 模拟煺火算法 photonic crystal fiber fiber Raman amplifier effective area flattened gain bandwidth simulated annealing algorithm
1 南京信息工程大学电信学院, 江苏 南京 210044
2 南京理工大学电光学院, 江苏 南京 210094
大口径移相干涉仪在检测空间频率为毫米甚至亚毫米量级的相位误差时, 存在部分空间频率的相位误差失真效应。因此, 必须对大口径移相干涉仪的频率响应函数进行标定,以保证检测数据的真实性。引用评价参数-功率谱密度, 重点研究了干涉仪频率响应函数的实验标定。在理论上建立标定干涉仪频率响应函数的数学模型, 讨论了两种标定方法—正弦相位光栅法和台阶法, 分析其各自的优缺点, 综合比较后确定台阶法作为实验方案。深入研究台阶样品可以作为标定用标准台阶的条件, 即台阶阶跃的陡峭程度与台阶信噪比的选择, 探讨了台阶法标定干涉仪频率响应函数的可行性; 设计、制作了高精度的台阶相位板, 结合实验对干涉仪的频率响应函数进行标定测量, 给出有关曲线; 最后分析了几种误差源对干涉仪频率响应函数标定结果的影响及其消除方法。
仪器 测量与计量 光学测试 频率响应函数 台阶相位比较法 干涉仪
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院, 江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学数理学院, 江苏 南京 210044
基于电磁场时域有限差分法(FDTD)计算光子晶体光纤(PCF)的方法, 分析了运用该方法时需要注意的一些问题, 特别是关于晶格位置、晶格上各个电磁场分量的分布以及完全匹配层(PML)中在边界处的电磁场的处理。以此为理论依据分析了一种纯石英材料双层芯PCF, 对这种光纤的传输特性进行了详细的数值模拟。通过调整光纤的结构参数, 设计出大负色散值的宽带色散补偿光子晶体光纤(DCPCF)。数值模拟结果显示在1530～1565 nm波长范围内其色散值在-400和-600 ps/(km·nm)之间变化, 达到了具有相同有效模面积的普通色散补偿光纤(DCF)的5倍。在整个C波段可以有效补偿长度25倍以上的标准单模光纤(SMF), 其色散剩余量在±1.0 ps/nm·km以内。该种结构的PCF对于制作高增益和宽带色散补偿于一体的集中式光纤放大器具有十分重要的意义。
光纤光学 光子晶体光纤 色散 时域有限差分法
南京信息工程大学电子与信息工程学院, 江苏 南京 210044
主要研究了基于光子晶体光纤的宽带分立式拉曼放大器的优化设计方法。简化了多波长抽运宽带光纤拉曼放大器的传输方程, 得到优化设计的模型及目标函数。对传统的优化算法进行了改进, 提出了一种新的遗传模拟退火算法, 该算法同时利用遗传算法和模拟退火算法的优点。设计了两个分立式光纤拉曼放大器, 一个采用双波长抽运, 另一个采用四波长抽运。仿真结果表明, 光子晶体光纤可以用来设计成为短长度、高效的分立式光纤拉曼放大器。
光纤光学 光纤拉曼放大器 平坦增益带宽 遗传模拟退火算法 光子晶体光纤 有效面积
1 南京信息工程大学,电子与信息工程学院,江苏,南京,210044
2 南京理工大学电光学院,江苏,南京,210094
为保证干涉仪的测量精度需严格控制其准直光路中平行光束波前质量,以口径150 mm的扩束镜出射波面为测试对象在Zygo干涉仪上设计实验,采用五棱镜扫描法逐条测试扩束镜某一方向上出射波面法线的微小变化量,实现一种精度高而又经济的大口径波面测试.实验结果与Zygo的测试结果相吻合.证实了这种方法的可行性.同时分析了实验装置与环境对测试精度的影响.
波前检测 五棱镜 大口径准直光束 干涉仪 质心算法
1 南京理工大学,电光学院,江苏,南京,210094
2 中国科学院,国家天文台南京天文光学技术研究所,江苏,南京,210042
针对一台有效口径为300 mm的斐索立式移相干涉仪的参考镜,采用有限元方法对其水平状态不同支承方式下的表面变形进行了分析及优化设计,根据设计结果在对镜坯抛光时留出变形余量,并用液面基准法进一步验证了分析结果,其PV的差值为0.008 λ,RMS的差值为0.005 λ.实验结果表明,此干涉仪参考镜支撑结构的设计满足技术要求.
应用光学 大口径干涉仪 参考镜 镜面支承 有限元法
以压电陶瓷(PZT)微位移器为主要研究对象，引入一种处理静态干涉图的新方法——虚光栅移相叠栅条纹法，设计实验对一台实际使用的移相器微位移旋转误差进行测试研究，对其引起的波面旋转情况进行了定量的计算分析，并给出测试结果．用虚光栅移相叠栅条纹法处理实验中加有载频的干涉图时，不需要使用任何移相器件，可以进行动态位相的检测，整个移相过程用计算机进行控制，避免了引入额外的移相误差．
移相干涉术 虚光栅叠栅条纹法 PZT移相器 Phase shifting interferometry (PSI) Virtual grating moiré fringe method PZT phase-shifter
中国科学院,国家天文台南京天文光学技术研究所,江苏,南京,210042
简述阶梯光栅的基本原理和在天文学中的应用,分析并比较了阶梯光栅光谱仪与普通平面闪耀光栅光谱仪的区别.为正在研制中的一架国产4 m通光口径的光谱巡天望远镜(简称LAMOST)设计了高分辨率阶梯光栅光谱仪的光学方案,该设计方案采用了白光孔径准直镜系统,大闪耀角的R4阶梯光栅和无遮拦的离轴折叠Schmidt照相机.
天文光学 光谱仪 阶梯光栅
