北方工业大学机械与材料工程学院,北京 100144
提出了一种基于等效元件和相位补偿法的高精度任意波片相位延迟量和方位角同时测量的方法。在测量光路中的待测波片之前插入一个可旋转半波片,利用反射镜使测量光两次过该半波片和待测波片,相当于测量一个相位延迟量为待测波片两倍的等效波片,可以实现双倍分辨率检测。采用双频激光源和相位检测方式,旋转半波片补偿测量光相位,将测量光相对参考光的相位差变化先后调整为最大值和最小值,由二者之差即可得到任意待测波片的相位延迟量,同时根据最大值或最小值对应的半波片方位角即可确定待测波片的方位角。本方法所测量的波片相位延迟量从原理上避免了一般光强法所受到的光强波动的影响,以及许多方法所受到的双折射器件方位角定位精度的影响。系统采用双频外差干涉光路,具有共光路性质,稳定性高。测量系统结构简单、元件少,测量快捷。此外,由于测量光束两次通过待测波片的同一位置,因此所提方法还可以用于测量楔形结构的双折射器件。现有条件下的误差分析表明,相位延迟量的测量不确定度约为3.3',快轴方位角的测量不确定度优于5.4''。实验对比结果表明所提方法与其他方法测量结果的一致性很好。
测量 波片测量 相位延迟量 等效元件 相位补偿 双倍分辨率 外差干涉
强激光与粒子束
2024, 36(2): 025015
天津大学电气自动化与信息工程学院,天津 300072
提出一种基于注入锁定本地激光器和光相位补偿的相干解调方案。通过注入锁定恢复本振光(LO),利用零差相干检测的方式对信号光进行解调,使用比例-积分-微分(PID)算法控制压电陶瓷(PZT)补偿光相位,使光相位差波动不超过±4.8°。实现了超密集波分复用无源光网络(UDWDM-PON)系统双用户400 Mbit/s伪随机二进制序列(PRBS)的调制、传输和解调,并进行了误码率(BER)测试。
相干解调 UDWDM-PON 注入锁定 PID控制 光相位补偿 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0506006
杭州电子科技大学 新型电子器件与应用研究所, 浙江 杭州 310018
压电陶瓷驱动电源是微位移系统的关键组成部分。为了满足系统对高稳定性、高精度的应用需求,该文设计了一种基于PB58高压运放的新型驱动电源,采用STM32单片机控制输入信号,接收并监控输出信号状态。采用反馈零点补偿和噪声增益补偿相结合的方式提高了放大电路的稳定性。对搭建完成后的系统进行测试分析,最终证明该电源系统具有稳定性高,响应速度快,输出功率大的特点。
压电陶瓷 功率放大 驱动电源 单片机 相位补偿 piezoelectric ceramics PB58 PB58 power amplifier drive power supply microcontroller phase compensation
太原理工大学光电工程学院,山西 太原 030006
相位失真是实现涡旋光束轨道角动量复用技术实际应用的主要挑战之一。本文提出了一种基于深度学习的复合贝塞尔高斯涡旋光束大气湍流效应补偿方法,以提高模态分离与检测准确度。设计的网络通过学习不同轨道角动量下畸变光束强度分布与湍流相位之间的映射关系,具备了适应未知湍流环境的泛化能力,可以有效地预测等效湍流相位屏。仿真结果表明,复合贝塞尔高斯光束在不同湍流强度下传输1000 m并经过相位补偿后,光强相关系数可提高至0.97以上;在强湍流下传输1500 m并经相位补偿后,拓扑荷数为10的模式纯度从2.43%提高至64.07%。该方法对畸变光束具有更强的特征提取能力,在快速准确预测等效湍流相位屏方面具有良好的泛化能力,有助于提高未来轨道角动量复用技术的可靠性。
光通信 复合贝塞尔高斯光束 大气湍流 深度学习 相位补偿 中国激光
2023, 50(22): 2206002
1 西安工业大学光电工程学院,陕西 西安 710021
2 电磁空间安全全国重点实验室,天津 300308
针对液晶空间光调制器(LC-SLM)全息再现结果受零级衍射光斑和本身黑栅效应影响,导致再现像光能利用率低和均匀性较差的问题,本文提出一种利用数字闪耀光栅对再现像进行偏离并结合全息再现域模型的相位补偿法,有效提高了再现像的均匀性。其主要原理为:在设计的相位全息图上加载一定周期的数字闪耀光栅后,根据再现区域的光强分布情况反推出补偿量,并将其和原物光波进行合成,重新计算相位全息图实现对再现结果的调整,在避免了零级衍射光斑影响的同时,提高了全息像的再现效果。通过对相位补偿量进行优化计算和仿真验证,并搭建全息再现光路,将补偿计算后的相位加载到空间光调制器(SLM)上进行再现实验验证和测试,实验结果表明,补偿后的再现像均匀性提高为原来的2倍,且光能利用率也有一定的提高。研究结果表明,本文所提出的再现域模型相位补偿法能有效提高SLM全息再现像的均匀性和光能利用率。因此该方法对基于SLM的全息再现或光场调控质量的提高具有一定的应用价值。
全息 液晶空间光调制器 全息再现 再现域 相位补偿 光学学报
2023, 43(19): 1909001
北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院,北京 100192
在通过单目光栅投影系统形成零件三维点云的过程中,零件表面及边界的反光会造成部分点云突变,使后续重建及测量过程出现误差。本文提出一种相位补偿方法,结合物体轮廓信息和相位等级图的递增特性设计图像处理算法,实现对连续相位图的补偿,减小零件表面及边界反光导致的干扰。实验结果表明,进行相位补偿后能使零件表面及边界点云突变的数量减少,提高在零件表面及边界存在反光的情况下三维点云的重建效果。
遥感与传感器 光栅投影 外差相位补偿 点云重建 零件 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0928001
1 中北大学信息与通信工程学院,山西 太原 030051
2 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,山西 太原 030051
相位延迟量是偏振光学元件的一个重要指标,为了精准快速地测量偏振元件的相位延迟量,提出一种具有相位补偿的级联调制的偏振元件相位延迟量检测方法。该方法采用弹光调制器(PEM)和电光调制器(EOM)作为相位延迟量检测系统的级联调制元件,利用Soleil-Barbinet相位补偿器对样品进行光学补偿。基于数字锁相技术与现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的片上可编程系统,检测光强极值点对应的Soleil-Barbinet相位补偿器的相位参数并进行数据处理,实现样品的相位延迟量检测。实验表明,利用该方法测量样品的相位延迟量的最大相对误差为0.857%,测量精度为99.143%,验证了将偏振调制法和补偿法相结合测量相位延迟量具有较高的精度,且降低了补偿器本身对测量误差的影响。
仪器,测量与计量 相位延迟量 弹光调制 电光调制 数字锁相技术 Soleil-Barbinet相位补偿器 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0112001
1 中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源, 上海 201204
2 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
基于同步辐射和自由电子激光装置的X射线纳米聚焦技术已经成为开展前沿科学与技术研究的重要利器。鉴于X射线波段纳米聚焦材料的折射率都接近于1,故X射线聚焦元件与传统可见光元件有很大的不同。介绍了同步辐射装置中常用于X射线波段的衍射、折射和反射聚焦元件的工作原理,以及近年来从亚微米向单纳米极限聚焦发展的过程。当X射线聚焦趋近于衍射极限时,其加工、装调和准直带来的波前畸变会严重影响系统最终的聚焦性能,因此聚焦光的波前检测和波前相干光操控成为了需要着重发展的前沿技术方法。此外,对目前主流的纳米聚焦光束的波前检测技术和波前操控技术进行了介绍和比较,也对未来X射线衍射极限纳米聚焦元件的发展进行了展望。
X射线光学 同步辐射 纳米聚焦 波前检测 相位补偿 光学学报
2022, 42(11): 1134004