1 北方工业大学机械与材料工程学院，北京 100144
2 北京理工大学机械与车辆学院，北京 100081
波片精度对偏振光学系统性能有着重要的影响，故需要对其相位延迟量和快轴方位角进行高精度测量。提出了一种新型基于双频激光干涉相位检测的高精度波片测量方法，采用双频激光外差干涉光路，利用一个可旋转半波片和一个角锥反射棱镜测量待测波片，可实现任意波片的相位延迟量和快轴方位角的高精度同时测量。所提方法不受波片、偏振片等双折射器件的方位角精度的影响，从原理上避免了该类系统误差。所设计的系统具有共光路结构，测量稳定性高，信号处理采用相位检测方式相对于一般的光强检测方式测量精度更高。此外，所设计的测量系统中元件很少，结构简单，测量过程快捷。误差分析表明，在现有实验条件下，测量系统的波片相位延迟量的测量不确定度约为3.9'，快轴方位角的测量不确定度约为5''。实验比对结果表明，所提方法的测量结果与其他方法测量结果的一致性很好。重复性测量实验表明，测量结果的标准偏差约为2'。
测量 波片测量 相位延迟量 快轴方位角 双频激光干涉 相位检测
1 海军士官学校兵器系,安徽 蚌埠 233000
2 海军92957部队,浙江 舟山 316000
为了实现对粘钢加固混凝土脱粘缺陷的红外相位检测,依据传热学原理建立了相应的检测模型,利用有限体积法得到了检测表面温度,然后通过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)获得了相位分布数据,并研究了检测表面相位差与钢材厚度、缺陷宽度、缺陷厚度以及热流强度的关系。结果表明,在一定的缺陷大小下,当钢材厚度增大时,检测表面相位差的最大值将减小；在一定的钢材和缺陷厚度下,当缺陷宽度增加时,检测表面相位差的最大值将增大；在一定的钢材厚度和缺陷宽度下,当缺陷高度增大时,检测表面相位差的最大值会有一定程度的增大,但是增加量较小；在一定的钢材厚度和缺陷大小下,当热流强度增大时,检测表面的相位差基本无变化。研究结果为粘钢加固混凝土脱粘缺陷的红外相位检测提供了理论依据。
混凝土 脱粘缺陷 无损检测 相位检测 concrete debonding defect nondestructive test phase detect
1 上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网省部级共建国家重点实验室培育基地, 上海 200444
2 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
3 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
为实现高灵敏度的外差相位检测,提出了一种基于光外差检测原理的光纤四通道双平衡外差相位检测方法。搭建光纤四通道双平衡外差检测光路,采用1/4波片作为相位检测样品,验证分析了光纤四通道双平衡外差相位检测的性能。分析了外差检测中信号调制频率对相位测量结果的影响,结果表明受限于光电接收器件的响应带宽,过高或过低的调制频率均不能有效检测到相位信息。在实验中,最优的信号调制频率范围为 500.5~1550.5 kHz,实际测得的相位均方根为89.1°,标准差为0.3°。在此基础上,分析了双平衡外差干涉中光纤分束比以及耦合透镜的有效接收口径效应对相位检测的影响。当光纤分束比接近1∶1时,得到了较高信噪比下更加精确的检测结果;通过改变耦合透镜的发射角,验证了有效接收口径对接收信号灵敏度的实际影响。
测量 外差检测 四通道双平衡探测 电光调制 相位检测
随着手机拍照要求和性能的提升, 相位检测自动对焦(PDAF)类模组广受关注。由于手动方式测试此类模组测试效率低、测量精度低、工人劳动强度大等不足, 结合实际生产情况, 综合机械设计、机械理论、工程材料等相关知识, 通过理论计算与实际模拟相结合的方式, 设计并制造了 1台三工位自动对焦设备, 其实际生产效率能够达到 210 片/h。为了更好地提高工作效率, 进一步将三工位自动对焦测试设备改造成六工位自动对焦设备, 改造后生产效率能够达到 360 片/h, 测试效率提升了 70%左右。
手机摄像模组 多工位自动对焦设备 测试 相位检测自动对焦 mobile camera module multi-station autofocus equipment test phase detection autofocus
TOF三维成像技术具有帧内并行主动探测、获取景物信息的实时性好、环境光影响小、测量精度高、抗运动干扰性强、平均功耗低等优势, 在三维智能感知、工业检测、SLAM等领域有着广泛的应用前景, 特别是在自主导航,驾驶控制与智能系统中作为获取实时三维成像信息的传感器得到了迅速发展。研究了两类TOF成像的原理及特点, 论述了其系统组成, 并将TOF成像原理与其他主流三维成像技术进行了对比, 对其主要误差来源和类型进行了归类和分析, 研究了测量误差模型。TOF成像作为新一代三维成像技术仍处于发展阶段, 可以有效提升智能系统的成像感知能力和测量水平, 推动了相关领域的技术进步。
三维场景 幅度调制 相位检测 误差类型 time of flight TOF 3D scene amplitude modulation phase detection error type 红外与激光工程
2018, 47(10): 1041004
1 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
2 东北大学秦皇岛分校控制工程学院, 河北 秦皇岛 066004
将3×3光纤耦合器相位解调和数字全息中的双波长相位测量方法相结合,提出了一种适合于相位型光纤传感器并能进行大范围相位测量的相位解卷绕方法。通过利用合成波长的解卷绕相位对单一波长的卷绕相位进行补偿,得到大范围、无差错的相位变化信息。建立了基于1310 nm和1550 nm的双波长光纤迈克耳孙干涉系统,对压电位移台所产生的大范围振动进行测量,验证了该方法的可行性和有效性。与1310 nm单一波长的相位解调结果相比,该方法可使测量的光程差扩大到原来的6.5倍。
测量 相位解卷绕 双波长相位检测 3×3光纤耦合器;
中国电子科技集团公司 第四十九研究所，黑龙江 哈尔滨 150001
为了实现对光泵原子磁力仪系统中发散的快速调制光信号的精密相位检测，解决现有平衡光电探测器存在的接光面积小、增益小、带宽小及相位性能不理想等问题，本文采用基于结点差分电流的平衡差分探测方法，分析了平衡探测器抑制系统共模噪声的机理，通过优化元件和提高带宽设计出具有低相位噪声且单管接光面尺寸达到10 mm的大面积平衡光电探测器，并进一步利用双板隔离式的制作方法避免了热噪声干扰，实现了其低相位漂移的特性。实验结果表明，该探测器-3 dB带宽达到1.1 MHz，信号跨阻增益达到0.91 MΩ，在175 kHz调制光信号下的相位噪声峰峰值不超过0.002 3°，能够满足碱金属原子磁力仪系统光信号精密相位检测的要求。
平衡探测器 光泵磁力仪 相位检测 低相噪 相位漂移 大面积 balanced photodetector optically pumped atomic magnetometer phase detection low phase noise phase drift large area
针对目前模拟微波光子信号在长距离传输中相位不稳的现象, 提出了一种基于双载波矢量和原理的相位检测技术。文中对该技术的基本检测原理进行了详细推导; 实验上以1GHz的射频信号为例, 对其光路设计、实验进行了系统研究。实验结果显示, 该相位检测系统可对1GHz信号实现精度优于3°的相位检测。基于该方案的相位检测系统由于分辨率高、结构简单、易于构建等优点可推广至毫米波频段, 应用于光控相控阵、本振信号传输以及空间技术等多个领域的相位检测, 进一步实现稳相传输。
微波光子学 光链路 相位检测 矢量和技术 microwave photonics optical links phase detection vector-sum method
