一、一种可消除离轴象差的分光元件——数值位相光栅（论文文献综述）
张美玲,郜鹏,温凯,卓可群,王阳,刘立新,闵俊伟,姚保利[1]（2021）在《同步相移数字全息综述（特邀）》文中研究说明相移数字全息技术将相移技术与数字全息技术相结合,为微观物体的三维形貌和折射率分布检测提供了一种快速、无损、高精度手段。与离轴数字全息相比,相移数字全息采用同轴光路,可以充分利用CCD相机的空间带宽积。然而,传统相移数字全息需要依次记录多幅不同相移量全息图,才能消除零级像和共轭像,再现出无混叠的相位/振幅图像。同步相移又称瞬时相移,可在同一时间得到多幅不同相移量的干涉图样,克服普通相移干涉不能实时观测的缺点。介绍了相移的概念和实现方式,基于多CCD记录、像素掩膜、平行分光的三种同步相移技术,对同步相移数字全息在生物医学、流场测量、表面形貌测量、微纳器件检测等领域的应用进行综述,为从事同步相移数字全息技术及其应用研究的学者提供有益参考。
刘长青[2]（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%。
张锐[3]（2020）在《基于随机编码混合光栅横向剪切干涉的波前检测技术关键参数与应用研究》文中认为光学波前检测技术在工业、天文、生物医学等领域扮演着重要的角色。传统泰曼格林和斐索干涉系统动态范围和灵敏度为固定值,针对不同待测对象不能动态的调节,且系统结构复杂对环境干扰敏感,不适合于现场检测;夏克-哈特曼传感器结构简单,动态范围大,但是横向分辨率很低;点衍射干涉仪、三波前横向剪切干涉仪和交叉光栅横向剪切干涉仪都存在针孔或级次选择窗口对准困难的问题;改进哈特曼模板横向剪切干涉仪存在周期性Talbot效应,只能在特定位置才能得到高对比度干涉图。基于光通量约束的随机编码混合光栅（Randomly Encoded Hybrid Grating,REHG）横向剪切干涉系统无需级次选择窗口,没有周期性Talbot效应,具有抗干扰能力强,动态范围大,结构紧凑,剪切率连续可调,分辨率高等特点,在光学元件面形检测、光学系统像差检测以及定量相位成像等领域具有非常广阔的应用前景。本文在课题组已有工作的基础上,对REHG横向剪切干涉系统设计原理,以及剪切率、动态范围、灵敏度和波前重构精度等关键参数进行了讨论,提出了基于剪切波前特征提取的剪切率标定算法,应用REHG横向剪切干涉技术建立了非球面非零位通用化检测系统和宽带灵敏度增强实时定量相位成像系统。主要研究内容如下:论述了光学波前检测技术的背景及其在航空航天、军事、工业、生物医学成像等领域的重要意义,叙述了目前常用的波前检测技术及应用研究进展,综合分析了各波前检测技术的优缺点,提出REHG横向剪切干涉系统研究的必要性。论述了 REHG横向剪切干涉系统模型,针对传统剪切率计算误差较大的问题,提出了基于剪切波前特征提取的剪切率标定算法。分析了 REHG的数学模型、系统特性以及主要加工误差,并讨论了 REHG横向剪切干涉波前重构算法。明确了决定剪切率的主要因素,对系统相对灵敏度和动态范围等关键参数进行了详细讨论。提出了基于剪切波前特征提取的剪切率高精度标定算法,仿真结果相对于初始设定值误差仅为0.2%,具有很高的标定精度。针对非球面难以实现快速高精度通用化检测的问题,提出了基于REHG横向剪切干涉的非球面非零位通用化检测系统。阐述了系统结构特点和回程误差产生机理,分析了系统的通用化检测能力。讨论了基于实际检测系统建模的迭代逆向优化回程误差校正算法。基于本系统对非球面检测的原理性仿真,理想情况下面形重构残差均方根（Root Mean Square,RMS）值约为5×10-3λ,论证了 REHG横向剪切干涉非球面非零位检测方法的可行性和精确性。分析了系统关键元件位姿误差,并给出了误差控制方法。针对传统光强型显微镜对细胞观测需要染色标记的问题,提出了基于REHG横向剪切干涉的宽带灵敏度增强干涉显微镜（Wideband Sensitivity Enhanced Interferometric Microscope,WSEIM）,可用于实时定量相位成像。针对单剪切定量相位成像系统存在频谱周期性缺失的不足,引入双剪切干涉系统对缺失的频谱进行补偿,并给出了灵敏度增强的剪切率选择约束条件。为了满足实时可视化定量相位成像的要求,提出了一种可用于并行计算的完全矢量化路径无关差分整平相位解包裹算法,对于两幅2048×2048像素干涉图的相位重构帧率可达54.91 fps。WSEIM仿真实验相位重构残差的标准差为0.751 nm,论证了系统的相位成像精度。对本文研究内容展开实验验证。首先采用刻蚀有特定图案的熔石英位相板进行剪切率标定实验,并对位相板刻蚀深度和球面镜面形进行表征,与ZYGO干涉仪测量结果RMS值误差均在10-3λ量级,论证了剪切率标定的精确性。搭建了非球面非零位检测实验系统,完成了关键元件位姿误差的控制,测量结果与ZYGO干涉仪无像差点法测量RMS误差为2×10-3λ,论证了系统的可行性和精确性。采用两个不同剪切率的REHG横向剪切干涉仪搭建了 WSEIM系统,对熔石英基板的表征与Wyko NT9100白光轮廓仪标准差为4.164 nm,验证了系统相位重构的高精确性。与传统单光栅四波前横向剪切干涉定量相位成像系统相比,WSEIM可以消除频谱缺失引起的周期性误差,并将时间标准差减小约50%。应用WSEIM实现了红细胞的实时动态定量相位成像,达到了预期研究目标。
肖锡晟[4]（2020）在《自由曲面成像光学系统的若干关键技术研究》文中提出伴随机器视觉、航天遥感、可穿戴显示器等技术的发展,成像光学系统的应用场景越来越复杂,成像性能需求越来越高。打破旋转对称性约束,具备更多面形拓展自由度的自由曲面为成像光学系统带来了新的解决方案。然而随之而来的,是一系列实现自由曲面成像光学系统的关键技术难题。针对各种关键技术难点,研究人员开展了大量相应的研究和探索。其中,自由曲面成像光学系统设计分析方法和光学自由曲面面形检测技术得到广泛关注。在自由曲面成像光学系统设计分析方面,相较于传统光学系统,自由曲面成像光学系统拥有了更多的设计自由度,其设计过程变得更加复杂,设计方法也更为多样。而不论如何设计,从工程实现角度考虑,都应使用尽量少的自由曲面完成光学系统的性能提升。为满足这一需求,设计者需要对最优自由曲面应用位置的选取进行深入分析。然而,现有自由曲面应用位置的选取方法大多还停留在枚举法或依据简单傍轴近似指标的经验性判断。对于非傍轴近似的自由曲面成像系统,在光学结构愈发复杂的情况下,有效选取自由曲面应用位置的分析手段更为缺乏,设计的难度大大增加。在自由曲面面形检测技术方面,由于自由曲面的面形往往具备非旋转对称性,传统的面形检测方法难以满足高效率高精度的自由曲面光学元件面形检测。计算全息检测为自由曲面的零位补偿检测提供了新的解决方案,并且,由于能够在检测的同时为系统装调提供参考,受到了研究人员的青睐。计算全息实现步骤主要包括设计、编码和加工。其中,合适的编码方式能够在保证计算全息编码精度的同时,有效减少编码数据量,减轻加工设备负担。然而,由于公开的相关研究较少,计算全息的高精度编码一直缺乏简单通用的手段,限制了计算全息光学检测的推广应用。本文针对上述关键技术及其难点分别开展了研究和探索。在自由曲面成像光学系统设计分析方面,结合自由曲面成像光学系统特点,重点研究了非傍轴近似条件下设计过程中自由曲面应用位置的选取问题;在自由曲面面形检测方面,在对计算全息检测技术进行的研究基础上,重点研究了高精度检测用计算全息的编码问题。具体研究内容包括:1.对自由曲面成像系统设计的要素进行了研究,并在此基础上讨论了自由曲面应用位置选取的关键点。结合非傍轴近似成像光学系统的特点,针对自由曲面成像光学系统设计过程中自由曲面应用位置选取的问题,提出了基于成像光线路径追迹的光瞳光线偏心和视场光线偏心。并在此基础上提出了一种在自由曲面成像系统设计过程中利用光线偏心对自由曲面最优应用位置进行分析的方法。该方法为自由曲面成像系统设计过程中自由曲面应用位置的选取提供了一种有效分析手段。2.设计了一款新型高数值孔径离轴反射式显微成像物镜,利用光线偏心分析方法对该系统进行了详细的分析,并对最优自由曲面应用位置进行了选取,完成了高数值孔径自由曲面离轴反射显微成像物镜的优化设计。在仅使用一块自由曲面优化的情况下,系统全视场数值孔径达0.59,在1000lp/mm处中心视场MTF优于0.5,边缘视场MTF优于0.36。利用枚举法对该系统的不同自由曲面优化方案进行了研究和对比,验证了基于光线偏心分析的自由曲面应用位置选取结果的有效性。3.对计算全息高精度检测相关技术进行了研究和讨论。针对计算全息高精度编码过程中数据量压缩的问题及计算全息条纹图形特点,提出了基于非极大值抑制的计算全息编码方法。对该编码方法的原理进行了详细研究,利用仿真对非极大值抑制编码误差进行了分析。在编码误差小于140nm的条件下,完成了口径?50mm的计算全息编码,处理数据量12.9GB,编码文件大小120MB,实测结果优于误差分析结果,实验验证了非极大值抑制编码计算全息的编码精度。4.利用基于非极大值抑制编码的计算全息完成了一款离轴抛物面镜的高精度面形检测。基于计算全息检测技术的研究基础,展示了从检测方案设计开始,到组合全息光路设计及编码、误差标定和参数估计,最后到计算全息工程实测的整个计算全息应用流程。编码引入误差小于85nm的条件下,面形检测精度达0.021λRMS。与传统的无像差点检测法检测结果进行对比,检测结果偏差在0.004λ以内,完成了非极大值抑制编码计算全息在非旋转对称面形检测上的高精度检测能力的验证。
刘磊[5]（2020）在《双波长离轴共路数字全息测量关键技术研究》文中研究说明数字全息技术因具有全场三维高精度无损定量测量能力,已被广泛应用于微纳制造、材料工程、生物医学工程等领域。传统数字全息技术多采用单波长照明,当待测物体引起的光程差大于一个波长时,必须采用单波长解包裹算法才能恢复出物体的真实信息,不仅因计算量大造成恢复速度慢,而且无法测量台阶、沟槽等边缘锐利的物体。而双波长数字全息技术可有效解决上述问题,近年引起广泛关注。但双波长数字全息技术仍存在系统结构复杂、稳定性差、测量速度和精度不能兼顾等亟待解决的科学问题和关键技术问题,制约和影响了双波长数字全息技术的发展。本文“双波长离轴共路数字全息测量关键技术研究”的目的是以稳定性好的分频谱共路干涉技术为基础,利用视场翻转、偏振调制和反射滤波等技术探讨研究串扰小、可同步采集测量的双波长正交载波共路数字全息技术,进而利用有无样品复振幅相除、除法复用、平方滤波和关键采样等技术实现快速相位再现,利用直接线性规划方法实现低噪声相位再现、并引入复振幅乘除复用技术提升速度,从而为高精度、高效率和高稳定性双波长全息技术研究提供新的理论和方法。该研究在含有台阶、沟槽等非连续三维形貌精确快速在线测量领域有着广阔的应用前景和重要的应用价值。本文的研究内容可以概括如下:（1）在单波长有无样品复振幅相除相位恢复算法的基础上,提出了双波长有无样品复振幅相除相位恢复方法,并建立相应理论模型,利用无样品全息图记录载频和系统畸变信息,通过简单除法操作便可准确去除载频和系统畸变,从而避免了载频残差和去畸变操作,解决现有双波长离轴数字全息相位恢复过程冗余问题,降低了相位恢复算法的复杂度,为后续相位恢复提供了理论依据。（2）在分频谱共路干涉技术的基础上,为了降低系统复杂度和光学准直难度,结合多窗口干涉技术,提出了一种基于视场翻转的双波长正交载波共路数字全息方法,利用两块正交放置的后向反射器在两个波长中引入正交载波并翻转视场,通过一次曝光同步采集两个波长的信息,不仅避免了传统技术需光栅或针孔等特殊光学器件,而且减少了波长之间的串扰,提高了系统的频谱利用率和测量效率;为了解决视场翻转技术中待测物体形状受限和输入视场利用率低的问题,提出了一种基于反射滤波技术的双波长正交载波共路数字全息方法,利用反射滤波技术将一部分物光变成参考光,在牺牲一定光能利用率基础上,实现全视场成像采集,从而为双波长离轴数字全息实时稳定低串扰成像采集提供新的技术基础。（3）在双波长有无样品复振幅相除相位恢复算法的基础上,为了减少恢复过程的冗余运算、提高相位恢复速度,通过深入分析每个波长的复振幅信息,提出了一种利用复振幅除法复用的快速相位恢复方法,通过复数域的两次除法操作便可直接恢复出所需的相位信息;再与关键采样技术相结合,减少了数据冗余,从而大幅度提高了恢复速度,实现了百万像素级全息图的实时恢复;为了进一步简化相位恢复过程,提出了一种基于平方滤波技术的双波长离轴数字全息的直接相位恢复方法,利用平方滤波技术重组双波长频谱信息,通过一次傅里叶变换操作直接完成真实相位的恢复,在牺牲一定恢复质量的基础上,进一步提升了恢复速度,从而为双波长离轴数字全息的实时恢复奠定了理论基础。（4）为了解决双波长数字全息中恢复结果噪声放大的问题,在对比分析每个波长测量结果信噪比的基础上,提出基于直接线性规划双波长低噪声解包裹方法,有机融合“相位差”无包裹测量范围大和“相位和”信噪比高的特点,利用直接线性规划技术实现低噪声无包裹相位再现,整个计算过程简单明了;在此基础上,提出了一种基于乘除复用的低噪声相位快速恢复方法,利用复振幅乘除复用技术简化“相位差”和“相位和”的计算过程、并减少线性规划的边界条件,在保证低噪声无包裹再现的同时,提升了解包裹速度,从而为大范围、高精度三维形貌测量提供了理论依据。
丁煜[6]（2019）在《动态马赫-曾德尔干涉仪及其关键技术研究》文中指出马赫-曾德尔干涉仪广泛地应用于气流密度变更、燃烧场相位变化、等离子体密度,以及光学元件波前质量的检测。目前马赫-曾德尔干涉仪中的移相干涉方法一般基于偏振移相原理,偏振元件的偏振态难以保证,光学材料的残余应力会引入移相误差。本文结合马赫-曾德尔干涉仪研究了一种基于点光源离轴的非偏振移相干涉方案,实现了时间移相干涉测量和动态干涉测量。提出了基于点光源离轴的移相干涉方法。传统的马赫-曾德尔干涉仪为等光程光路,为了满足点光源离轴的移相干涉要求,在测试光路中引入延迟器（平行平板、直角棱镜）以增加光程差。针对马赫-曾德尔干涉仪的透射型光路,研究点光源离轴量与干涉腔光程差参数间的函数关系,给出离轴量对移相量变化的影响机制。为了实现同步移相,以四个点光源构建点光源阵列,由各子点光源离轴量的差异在四幅干涉图中同时引入移相。基于点光源离轴的移相干涉方法,研究了时间移相马赫-曾德尔干涉仪。通过移相器传递,以反射镜微小角度偏转代替点光源离轴,简化移相控制系统。选取合适的平行平板厚度和倾斜角度,实现快速周期移相同时保证系统测量精度。为了抑制振动引入的移相误差,研究了最小二乘求解线性回归模型迭代算法,优化移相干涉模型,采用最小二乘和迭代求解方法,精确提取待测相位。对激光棒的透射波前进行测量,验证了干涉仪的精度、可靠性和算法的有效性。基于点光源阵列离轴的同步移相干涉方法,研究了空间移相动态马赫-曾德尔干涉仪。设计了基于透镜阵列的空间分光成像系统,实现四幅同步移相干涉图的空间分离且清晰成像。进行静态波前测量的比对实验,验证动态马赫-曾德尔干涉仪的准确性;进行实时流场测试,验证该干涉仪的动态测量能力。对干涉仪系统中的系统误差和关键器件进行分析,定量给出关键器件的参数选取范围。分析了马赫-曾德尔干涉仪单次透射在小口径测量中的优势。
黄绪杰[7]（2018）在《遥感探测大气气溶胶多角度分光偏振成像仪光学系统研究》文中提出大气气溶胶作为地球大气中最重要的组成成分之一,在全球生态环境、气候变化、社会民生以及定量遥感等方面均具有重大影响,利用遥感卫星探测全球大气气溶胶具有重要意义。早期的气溶胶遥感载荷难以同时适用于不同类型地表上空的大气探测,为了能够准确遥感反演全球各类地表上空的大气气溶胶,需要卫星载荷能够精确获取大气散射光的多角度偏振光谱信息。然而目前国际上关于该类光学仪器的研究尚处于初步阶段,是制约大气气溶胶遥感领域的技术瓶颈之一。本论文从遥感探测全球大气气溶胶的实际需求出发,详细分析论证出卫星遥感载荷所需要达到的光学性能指标:根据应用需求的不同,研究设计出两种类型的卫星遥感多角度偏振成像光谱仪光学系统,设计指标高于目前国际上的同类仪器,并对其中存在的科学问题和关键技术问题提出了解决方案。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1、首先介绍了大气气溶胶遥感领域的研究背景,包括遥感反演方法和探测仪器的发展现状,并具体指出目前气溶胶光学遥感仪器所存在的科学问题和关键技术问题。通过对比目前各类气溶胶遥感光学仪器的工作原理,指出偏振光谱调制技术的优势,并对该工作原理进行了理论说明和计算机模拟验证。2、从遥感探测全球大气气溶胶的实际需求出发,详细分析出光学系统的工作波段、视场角、空间分辨率等指标参数。通过分析计算气溶胶的探测精度与光学系统信噪比、相对孔径的关系,提出了气溶胶遥感载荷所需要达到的光学性能指标。3、提出了消热差偏振调制模块的设计方案,详细论述了偏振调制模块的消热差设计方法和设计结果,可以有效避免环境温度的改变对系统中多级波片光学性能的影响,从而保证偏振信息的探测精度。分析了消热差偏振模块的加工装调公差要求,并首次提出了“单波片调制法”用于精确测量多级波片光程差。4、给出了外拼接式多角度偏振成像光谱仪的设计方案。研究设计出前置透射式像方远心望远物镜、透射光栅分光装架光学系统。根据光学系统波像差理论,提出利用分光装架中成像镜组的整体倾斜和偏心的方法,校正平面透射式光栅的谱线弯曲和象散等像差。5、为了进一步缩小光学系统的体积功耗,并降低偏振信息的测量误差。提出了内拼接式长狭缝多角度偏振成像光谱仪设计方案。研究设计出前置多角度望远物镜和非球面长狭缝Offner分光装架,给出整机设计结果,设计指标高于国际上同类仪器。6、给出光学系统实验装置的研制结果。采用衔接式镜筒的机械结构设计方案,降低了偏振光学元件的装调难度。给出了测量消热差多级波片光程差的实验结果,验证了“单波片调制法”的正确性。开展了室内、室外探测实验,验证了光学系统可以有效探测大气气溶胶散射光偏振光谱信息。
董家宁[8]（2017）在《高精度激光遥感探测光机系统设计》文中研究指明激光遥感探测是激光、大气光学、目标和环境特性、雷达、光机电一体化和计算机等技术相结合的产物。20世纪60年代以后,随着激光器的发展,激光遥感探测已经成为光电信息探测、监测和采集的技术手段之一。经过半个世纪的突飞猛进发展,激光遥感探测已经广泛应用于国民经济和日常生活以及国防建设中。在此背景下,本文对两种高精度激光遥感探测系统的光机系统开展了研究,根据项目要求针对光机系统设计与研制过程中所涉及关键技术进行了重点研究,提出相关方案,并且在应用后得到了较好的效果。论文主要内容包括:首先分析了外差探测的原理,相干测风激光雷达利用多普勒效应,通过测量大气气溶胶散射回波相对发射激光的频率偏移来解算大气风速风向,选择1550nm波长作为相干测风激光雷达的发射光源,采用单模保偏光纤与自由空间相结合作为中继部件对本振光及信号进行传输。然后以信噪比为基础分析计算了相干测风激光雷达所需要的光学参数,在满足1/10λ@1.5μm波前差的要求下,基于数学建模方法设计了120mm口径离轴且无内部焦点的望远镜,并提出了一种低成本、高质量的机械设计方案。根据模场匹配理论研究任意光与单模光纤的耦合效率,着重分析了入射光为平面波时,耦合效率和耦合透镜相对孔径的关系,得出最佳耦合效率对应的相对孔径,详细分析了耦合效率与对准误差的关系,结合三级像差理论设计了耦合透镜。相干测风激光雷达原理样机应用于实际大气风速测量,各项实验验证了相干测风激光雷达系统运行的有效性,结果表明整个系统完全满足3km探测技术指标要求。然后分析了荧光光谱产生的原理,以激光诱导荧光为理论基础,针对荧光寿命短、强度弱、对激发波长敏感等特点,结合266nm与355nm激光诱导荧光遥感探测系统的设计方案,详细研究分析经典卡塞格林望远镜的成像原理以及像差分配,设计了160mm口径卡塞格林望远镜,并对其进行了公差分析。针对激光诱导荧光遥感探测系统对光谱测量的技术指标要求,结合像差理论,对Czerny-Turner结构光谱仪光学系统的像差校正进行深入研究,在此基础上,研究制定了小型化光谱仪的设计方案。选择反射式平面衍射光栅作为色散元件,引入凹超环面反射镜进行像散校正。分析了入射狭缝、像元尺寸及光学像差对光谱分辨率的影响,设计了小型化光谱仪光学系统并对其机械结构进行设计分析。使用实验室既有光源汞灯、473nm和663nm小型固体激光器对小型化光谱仪光机系统进行装调,利用汞灯光源结合最小二乘四次多项式拟合法研究了光谱仪的光谱定标方法,完成了光谱仪的波长定标。激光诱导荧光遥感探测系统原理样机对样品进行了光谱测量和采集,结果表明小型化光谱仪在290nm650nm光谱范围内优于中心分辨率2nm,边缘分辨率3nm的指标要求,并且能够稳定有效的工作。为了提高光谱仪便携性,并且能够广泛应用在不同领域,在小型化光谱仪基础上研制了改进型。
夏建培[9]（2017）在《共光路干涉测量术及其应用的研究》文中指出光波相位作为光信息的主要载体之一,其测量及重建技术一直是自适应光学、信息光学等许多领域的重要研究内容。而利用光学干涉进行精密测量,始终是计量测试领域中的主要方法。传统的干涉测量常常将一束参考光和一束物光波进行分光路干涉,测量稳定性易于受到环境的干扰。为此,干涉测量系统的一个目标就是尽可能设计同轴共光路的方案。本文研究并发展了两种同轴干涉测量系统:第一种是基于自干涉思想发展出来的横向剪切干涉方法,进一步利用空间光调制器的动态调控特性设计出三光波剪切干涉系统,提出了适用于三光波剪切干涉测量的相移新算法;第二种是为实现特定测量目标——纯相位空间光调制器,而设计的同轴干涉测量系统,发展了基于Pancharatnam相移干涉测量方法。本论文的工作主要围绕这两方面的理论研究和实验测量展开,取得的研究成果可以归纳如下。1.提出三光波横向剪切干涉术及其相移算法。横向剪切干涉测量是一种使待测光波与其自身的复制进行横向错位干涉的测量技术。剪切干涉无需参考光,可通过特定剪切干涉装置实现自干涉,这样的测量系统较易设计出共光路的方案。本文的创新在于,在已经发展起来的三光波剪切干涉测量系统的基础上,丰富和完善了三光波剪切干涉的相移算法。我们基于最小二乘优化思想,提出了从三光波剪切干涉图提取差分相位一般相移方法。利用这一方法,我们可以把相移步数从之前的八步减少到最低值五步,从而大大简化了测量步骤,减少了差分相位提取时的计算量。论文通过数值模拟和光学实验对这种方法的适用性进行了验证。2.基于Pancharatnam相移干涉术实现空间光调制器的相位测定。纯相位型空间光调制器是一种只对光波相位进行调制的电控光学元件,具备灵活多变的特点,近年来得到了十分广泛的应用。在干涉、全息显示、矢量光场生成、全息光镊等领域,空间光调制器作为核心器件起着关键作用。作为一种高精密的光学调控元件,由于制造工艺等原因,空间光调制器并不能达到完全理想的相位调制。因此对空间光调制器的相位调控特性进行精密测量和标定,是空间光调制器实现精确调控的前提条件。相移干涉可以用于这种测定,但通常相移干涉所利用的相位是动力学相位,其相移值决定于光程的改变,从而易于受到环境扰动的影响。光波中的另一种相位是Pancharatnam相位,只跟偏振态有关。这种相位又被称几何相位,是指系统状态（如光场的偏振态）演化过程中获得的除动力学相位之外的额外相位,其大小决定于在态参数空间演化所经历的几何路径。通过偏振光学元件改变Pancharatnam相位值,发展出的Pancharatnam相移干涉测量法,可以克服动力学相位相移法对环境稳定的苛刻要求。在本项工作中,我们针对商用空间光调制器的特点,基于Pancharatnam相移原理,设计出共光路的干涉测量方案和相位提取方法,可以精确地测定空间光调制器的相位调制特性。实验测量验证结果以及与其它测量方案进行的分析对比都表明,我们的测量方法具有更好的适用性和稳定性。
熊双飞[10]（2016）在《面向紫外—可见光谱水质监测的浸入式可变光程光谱探头设计》文中认为水资源紧缺及水环境污染日趋严重,这对水质检测技术提出了更高的要求。光谱法水质检测技术作为一种操作简便、检测快速、无二次污染的新型水质测量方法技术,逐渐成为现代水质检（监）测技术的研究热点。在光谱法水质测量系统中,由光源、光路、样品池等所组成的光谱探头,既是其重要的组成部分,又对水质参数测量精度发挥着不可替代的作用。特别是,为了确保测量的实时性、准确性,常使用原位测量方法。这样,浸入式水质光谱探头的设计与制造,无疑成为了光谱法水质测量的关键技术之一。目前,光谱探头主要被国外公司所垄断,例如,美国Ocean Optics（海洋光学）和Hach（哈希）、奥地利S::CAN（是能）及荷兰Avantes（爱万提斯）,等等。国内,光谱探头的研究还处于探索阶段,在光谱探头设计中,仍然存在诸多问题。例如,光源与光纤的耦合效率低,杂散光干扰大,紫外光透过率受材料性能限制,光谱探头无法实现微型化等,导致水质监测仪器的光谱探头仍需大量从国外购买,价格昂贵,难以推广应用。本文在系统分析光谱法水质检测技术国内外研究现状及发展趋势的基础上,围绕对水质测量准确性、重复性、稳定性起着至关重要作用的光谱探头存在的问题,提出了集光源、光路系统、光电探测系统为一体的浸入式可变光程光谱探头结构方案。基于此,运用光学基础理论知识,借助ZEMAX及TracePro光学仿真软件完成整个系统设计、优化及性能分析等研究工作。研究结果表明,光源的聚光效率可达82.69%,光路传输效率为44.20%,系统的分辨率为2nm,整个系统结构尺寸为630mm?100mm?100mm,满足水质监测仪实时、快速、多参数监测需求。系统设计完成后,利用ZEMAX对系统进行了公差分析,结果表明设计的光谱探头满足工艺制作及装配要求。最终,依据光学系统设计手册,利用AutoCAD工具,完成了光谱探头光学制图。因此,本文开展的光谱探头微型化设计、光源聚光设计、光纤耦合设计、光电探测系统宽光谱应用设计等关键技术研究工作,将对光谱探头的研制及水质监测仪的在线、实时测量应用具有重要的现实意义。
二、一种可消除离轴象差的分光元件——数值位相光栅（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、一种可消除离轴象差的分光元件——数值位相光栅（论文提纲范文）
（1）同步相移数字全息综述（特邀）（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 相移的概念和实现方法 |
| 1.1 压电陶瓷驱动法 |
| 1.2 偏振相移法 |
| 1.3 衍射相移法 |
| 2 同步相移技术概述 |
| 2.1 基于多CCD记录的同步相移技术 |
| 2.2 基于像素掩膜的同步相移技术 |
| 2.3 基于平行分光的同步相移技术 |
| 2.3.1 基于分光棱镜的同步相移模块 |
| 2.3.2 基于光栅衍射的同步相移模块 |
| 2.3.3 基于迈克尔逊光路的同步相移模块 |
| 3 同步相移数字全息技术的应用 |
| 3.1 在生物医学领域的应用 |
| 3.2 在流场测量领域的应用 |
| 3.3 在表面形貌测量领域的应用 |
| 3.4 在微纳器件检测领域的应用 |
| 4 总结与展望 |
（2）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 |
（3）基于随机编码混合光栅横向剪切干涉的波前检测技术关键参数与应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 波前检测技术及应用研究进展 |
| 1.2.1 夏克-哈特曼传感器 |
| 1.2.2 点衍射干涉仪 |
| 1.2.3 三波前横向剪切干涉仪 |
| 1.2.4 交叉光栅横向剪切干涉仪 |
| 1.2.5 改进哈特曼模板横向剪切干涉仪 |
| 1.2.6 随机编码混合光栅横向剪切干涉仪 |
| 1.3 本文主要研究内容及创新点 |
| 1.3.1 本文主要研究内容 |
| 1.3.2 本文主要创新点 |
| 2 随机编码混合光栅横向剪切干涉模型建立与剪切率标定 |
| 2.1 REHG设计及误差分析 |
| 2.1.1 数学模型 |
| 2.1.2 夫琅禾费衍射级次分布 |
| 2.1.3 干涉图对比度分析 |
| 2.1.4 光栅加工误差分析 |
| 2.1.5 光栅附加波像差消除 |
| 2.2 REHG横向剪切干涉波前重构 |
| 2.2.1 差分Zernike多项式拟合法 |
| 2.2.2 基于最小二乘拟合的傅里叶变换法 |
| 2.3 系统剪切率分析 |
| 2.3.1 数学定义 |
| 2.3.2 剪切率与系统动态范围和相对灵敏度关系 |
| 2.3.3 剪切率对波前重构精度的影响 |
| 2.4 基于剪切波前特征提取的剪切率标定算法 |
| 2.4.1 原理 |
| 2.4.2 仿真计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于REHG横向剪切干涉的非球面非零位通用化检测系统 |
| 3.1 非球面主要参数定义 |
| 3.2 系统结构 |
| 3.3 通用化检测能力分析 |
| 3.3.1 单PNL补偿范围 |
| 3.3.2 非球面轴向位置容许范围 |
| 3.4 迭代逆向优化回程误差校正算法 |
| 3.5 仿真分析 |
| 3.6 系统误差控制 |
| 3.6.1 PNL位姿误差控制 |
| 3.6.2 非球面位姿误差控制 |
| 3.6.3 非球面轴向位置定位 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 基于REHG横向剪切干涉的宽带灵敏度增强定量相位成像系统 |
| 4.1 基于REHG横向剪切干涉的定量相位成像原理 |
| 4.2 双剪切宽带灵敏度增强干涉显微镜 |
| 4.2.1 系统结构 |
| 4.2.2 剪切率组合优化 |
| 4.2.3 系统分辨率 |
| 4.3 基于CUDA实时定量相位成像算法设计 |
| 4.3.1 实时相位重构算法流程 |
| 4.3.2 算法验证实例 |
| 4.4 系统误差分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 REHG横向剪切干涉波前检测技术应用实验 |
| 5.1 剪切率标定实验 |
| 5.1.1 实验系统组成 |
| 5.1.2 剪切率标定结果分析 |
| 5.2 非球面非零位检测实验 |
| 5.2.1 实验系统搭建 |
| 5.2.2 关键元件位姿误差控制 |
| 5.2.3 非球面检测结果分析 |
| 5.3 灵敏度增强定量相位成像实验 |
| 5.3.1 实验系统搭建 |
| 5.3.2 熔石英基板刻蚀字符表征 |
| 5.3.3 红细胞动态定量相位成像 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 本文创新点总结 |
| 6.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要的研究成果 |
（4）自由曲面成像光学系统的若干关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 自由曲面成像系统设计及分析方法研究现状 |
| 1.2.2 自由曲面面形检测技术研究现状 |
| 1.3 本课题主要研究内容 |
| 第2章 基于光线偏心分析方法的自由曲面成像系统设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 自由曲面成像系统设计要素 |
| 2.2.1 自由曲面面形表征 |
| 2.2.2 矢量像差及全视场矢量像差图 |
| 2.2.3 自由曲面应用位置选取 |
| 2.3 自由曲面光学系统光线偏心分析 |
| 2.3.1 光学系统子单元划分 |
| 2.3.2 光程差与光瞳光线偏心 |
| 2.3.3 视场光线偏心 |
| 2.3.4 基于光线偏心的光学系统分析 |
| 2.4 应用光线偏心分析的自由曲面显微成像物镜设计 |
| 2.4.1 离轴显微成像物镜初始结构 |
| 2.4.2 基于光线偏心的离轴显微成像物镜分析 |
| 2.4.3 自由曲面的离轴显微成像物镜优化 |
| 2.4.4 枚举法验证自由曲面选取结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于非极大值抑制编码的计算全息检测技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算全息光学检测 |
| 3.2.1 计算全息检测原理及类型 |
| 3.2.2 计算全息设计及编码 |
| 3.2.3 计算全息主要误差 |
| 3.2.4 利用计算全息图的检测与装调 |
| 3.3 基于非极大值抑制的计算全息编码 |
| 3.3.1 光学检测计算全息图编码原理 |
| 3.3.2 非极大值抑制原理 |
| 3.3.3 编码误差分析与评估 |
| 3.3.4 非极大值抑制编码误差仿真 |
| 3.4 非极大值抑制编码精度验证 |
| 3.4.1 实验光路设计 |
| 3.4.2 计算全息板加工 |
| 3.4.3 误差标定及评估 |
| 3.4.4 编码精度验证实验 |
| 3.5 非旋转对称曲面的计算全息高精度检测 |
| 3.5.1 待测镜及其检测光路设计 |
| 3.5.2 辅助全息光路设计 |
| 3.5.3 误差标定及参数估计 |
| 3.5.4 计算全息检测精度验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 总结与展望 |
| 4.1 全文总结 |
| 4.2 研究创新点 |
| 4.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）双波长离轴共路数字全息测量关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 数字全息技术的研究现状 |
| 1.2.1 分光路数字全息 |
| 1.2.2 共光路数字全息 |
| 1.3 双波长数字全息技术的研究现状 |
| 1.4 本文来源及主要研究内容 |
| 第2章 双波长离轴数字全息基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 理论基础 |
| 2.2.1 分频谱共路干涉技术 |
| 2.2.2 基于傅里叶变换法的相位恢复算法 |
| 2.3 双波长离轴数字全息相位恢复方法 |
| 2.3.1 基于傅里叶变换法的相位恢复算法 |
| 2.3.2 基于除法的相位恢复算法 |
| 2.3.3 仿真结果与分析 |
| 2.4 基于分频谱共路干涉的双波长离轴共光路数字全息技术 |
| 2.4.1 实验装置与原理 |
| 2.4.2 实验结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 双波长正交载波共路数字全息技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于视场翻转的双波长正交载波共路数字全息技术 |
| 3.2.1 实验装置与原理 |
| 3.2.2 实验结果与分析 |
| 3.3 基于反射滤波的双波长正交载波共路数字全息技术 |
| 3.3.1 反射滤波全息的基本原理 |
| 3.3.2 实验装置与原理 |
| 3.3.3 实验结果与分析 |
| 3.4 技术比较 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 双波长离轴数字全息快速相位恢复算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于复振幅除法复用的快速相位恢复算法 |
| 4.2.1 基于除法的相位恢复算法 |
| 4.2.2 基于除法复用的相位恢复算法 |
| 4.2.3 基于除法复用和关键采样的相位恢复算法 |
| 4.2.4 仿真结果与分析 |
| 4.2.5 实验结果与分析 |
| 4.3 基于平方滤波技术的直接相位恢复算法 |
| 4.3.1 直接相位恢复算法 |
| 4.3.2 仿真结果与分析 |
| 4.3.3 实验结果与分析 |
| 4.4 算法比较 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 双波长数字全息低噪声解包裹算法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 “相位差”和“相位和” |
| 5.2.1 信噪比分析 |
| 5.2.2 传统双波长解包裹算法 |
| 5.2.3 基于线性规划的双波长解包裹算法 |
| 5.2.4 利用加性合成波长的免疫算法 |
| 5.3 直接线性规划双波长低噪声解包裹算法 |
| 5.3.1 直接线性规划解包裹算法 |
| 5.3.2 仿真结果与分析 |
| 5.3.3 实验结果与分析 |
| 5.4 基于复振幅乘除复用的快速低噪声相位恢复算法 |
| 5.4.1 快速相位恢复算法 |
| 5.4.2 仿真结果与分析 |
| 5.4.3 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的学术论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）动态马赫-曾德尔干涉仪及其关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 单帧干涉图处理方法 |
| 1.2.2 时域移相干涉方法 |
| 1.2.3 空间移相干涉方法 |
| 1.2.4 移相误差校正 |
| 1.2.5 研究现状小结 |
| 1.3 课题来源和研究内容 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 2 基于点光源离轴的移相干涉原理 |
| 2.1 基于点光源离轴的移相原理 |
| 2.2 基于点光源阵列离轴的同步移相原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于点光源离轴的时间移相马赫-曾德尔干涉仪系统研究 |
| 3.1 点光源离轴时间移相马赫-曾德尔干涉仪 |
| 3.2 时间移相马赫-曾德尔干涉仪关键技术 |
| 3.2.1 变倾角移相 |
| 3.2.2 平行平板的参数及初始姿态选择 |
| 3.2.3 双远心成像系统 |
| 3.3 移相误差校正方法 |
| 3.3.1 最小二乘求解线性回归模型迭代算法 |
| 3.3.2 数值仿真验证 |
| 3.3.3 实验验证 |
| 3.3.4 干涉图优选 |
| 3.4 激光棒透射波前测量比对实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于点光源阵列离轴的空间移相动态马赫-曾德尔干涉仪系统研究 |
| 4.1 点光源阵列离轴空间移相动态马赫-曾德尔干涉仪 |
| 4.2 光栅分光点光源阵列 |
| 4.2.1 光强不一致性仿真 |
| 4.2.2 点光源阵列光强强度一致性验证 |
| 4.2.3 点光源阵列光强分布一致性验证 |
| 4.2.4 点光源阵列不一致性影响 |
| 4.3 空间分光同步成像方法研究 |
| 4.4 动态马赫-曾德尔干涉仪实验研究 |
| 4.4.1 手机摄像头前置盖板透射波前比对实验 |
| 4.4.2 动态波前测量 |
| 4.5 动态马赫-曾德尔干涉仪系统分析 |
| 4.5.1 点光源阵列离轴引入的误差 |
| 4.5.2 直角棱镜尺寸与倾角的最佳匹配关系 |
| 4.5.3 直角棱镜姿态的影响 |
| 4.5.4 直角棱镜光学平行差的影响 |
| 4.5.5 离轴量精度与移相量的关系 |
| 4.5.6 单次透射与两次透射 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 本文的主要工作 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）遥感探测大气气溶胶多角度分光偏振成像仪光学系统研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 问题的提出 |
| 1.2 研究意义和应用 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 光学系统工作原理 |
| 2.1 遥感探测大气气溶胶基本原理 |
| 2.2 偏振光谱调制技术工作原理 |
| 2.3 偏振光谱调制技术的计算机模拟 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 光学系统基本参数 |
| 3.1 光学系统工作波段 |
| 3.2 视场角与空间分辨率 |
| 3.3 多角度偏振信息 |
| 3.4 光学系统信噪比 |
| 3.5 光学系统相对孔径 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 消热差偏振调制模块的设计与分析 |
| 4.1 消热差偏振光谱调制模块的设计 |
| 4.2 偏振模块的加工装调公差分析 |
| 4.3 单波片调制法测量波片光程差 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 外拼接式多角度偏振成像光谱仪 |
| 5.1 前置望远物镜的设计 |
| 5.2 分光装架的设计 |
| 5.3 光学系统总体像质评价 |
| 5.4 公差分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 内拼接式多角度偏振成像光谱仪 |
| 6.1 前置多角度望远物镜的设计 |
| 6.2 长狭缝分光装架的设计 |
| 6.3 内拼接式偏振成像光谱仪总体设计 |
| 6.4 公差分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 光学系统的实验验证 |
| 7.1 偏振调制模块机械结构设计 |
| 7.2 消热差多级波片光程差的精确测量 |
| 7.3 光学系统实验结果 |
| 7.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 攻读学位期间本人公开发表的论文 |
| 专利 |
| 致谢 |
（8）高精度激光遥感探测光机系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激光遥感探测技术概述 |
| 1.2 相干测风激光雷达概述 |
| 1.2.1 测风激光雷达分类 |
| 1.2.2 相干测风激光雷达发展历程 |
| 1.3 激光诱导荧光遥感探测概述 |
| 1.3.1 激光诱导荧光遥感探测技术 |
| 1.3.2 激光诱导荧光遥感探测发展历程 |
| 1.4 便携式光谱仪概述 |
| 1.5 本论文的研究内容 |
| 第2章 相干测风激光雷达光机系统研究 |
| 2.1 相干测风激光雷达的技术原理 |
| 2.1.1 多普勒效应与风速探测的原理 |
| 2.1.2 相干测风激光雷达的系统结构 |
| 2.2 相干测风激光雷达系统通光口径优化 |
| 2.3 相干测风激光雷达望远镜的光机系统设计 |
| 2.3.1 基于数学模型的望远镜参数计算 |
| 2.3.2 离轴望远镜的优化设计与像质评价 |
| 2.3.3 离轴望远镜的机械设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 相干测风激光雷达中继光学系统设计 |
| 3.1 扩束镜的光学设计 |
| 3.1.1 扩束镜参数分析 |
| 3.1.2 扩束镜的优化设计与像质评价 |
| 3.2 光纤耦合镜的光学设计 |
| 3.2.1 光纤的选取 |
| 3.2.2 激光与光纤的耦合 |
| 3.2.3 耦合镜的优化设计与像质评价 |
| 3.3 相干测风激光雷达系统效率 |
| 3.4 相干测风激光雷达实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 激光诱导荧光遥感探测光机系统设计 |
| 4.1 激光诱导荧光遥感的技术原理 |
| 4.1.1 荧光光谱的产生 |
| 4.1.2 激光诱导荧光遥感系统构成 |
| 4.2 激光诱导荧光雷达望远镜的光学设计 |
| 4.2.1 卡塞格林望远镜成像原理分析 |
| 4.2.2 望远镜的优化设计与像质评价 |
| 4.3 激光诱导荧光遥感探测系统集成 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 激光诱导荧光遥感探测系统分光系统设计 |
| 5.1 荧光光谱仪的光机系统设计 |
| 5.1.1 荧光光谱仪的参数分析 |
| 5.1.2 荧光光谱仪的光机系统设计 |
| 5.2 小型化光谱仪的光机系统设计 |
| 5.2.1 小型化光谱仪的像差分析 |
| 5.2.2 小型化光谱仪的优化设计与像质评价 |
| 5.2.3 小型化光谱仪光路验证 |
| 5.2.4 小型化光谱仪的机械结构设计 |
| 5.2.5 小型化光谱仪的集成与光谱定标 |
| 5.3 激光诱导荧光遥感探测系统实验 |
| 5.4 小型化光谱仪改进型 |
| 5.5 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 |
| 作者简介 |
（9）共光路干涉测量术及其应用的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和论文内容概述 |
| 1.2 剪切干涉测量术的背景 |
| 1.3 空间光调制器调制特性的测定需求 |
| 1.4 论文组成 |
| 第二章 横向剪切干涉测量术 |
| 2.1 剪切干涉术的基本原理 |
| 2.2 常见的横向剪切干涉仪及其原理 |
| 2.3 相移法和相位去包裹 |
| 2.4 波前重建算法 |
| 2.5 总结 |
| 第三章 三光波横向剪切干涉图的相位提取——相移法 |
| 3.1 SLM横向剪切干涉系统 |
| 3.2 TN-LCSLM工作原理介绍 |
| 3.3 三波剪切干涉原理 |
| 3.4 三波剪切干涉的一般化相移算法 |
| 3.5 总结 |
| 第四章 三光波横向剪切干涉的波前重建算法 |
| 4.1 波前重建算法概述 |
| 4.2 不考虑倾斜误差情况下的多剪切干涉的波前重建 |
| 4.3 改进的应对倾斜因子的多剪切干涉的波前重建算法 |
| 4.4 数值模拟 |
| 4.5 实验系统及结果 |
| 4.6 结论 |
| 第五章 偏振光干涉的理论 |
| 5.1 任意偏振态光波间的干涉---简介 |
| 5.2 偏振态的Poincare球描述 |
| 5.3 两束非正交偏振光的干涉 |
| 5.4 偏振光的分解 |
| 5.5 非正交偏振光的合成 |
| 5.6 正交偏振光的相位差 |
| 5.7 两偏振光透过检偏器的干涉 |
| 5.8 Pancharatnam相位的实验测量 |
| 5.9 Pancharatnam相位在干涉测量中的应用 |
| 5.10 本章小结 |
| 第六章 空间光调制器相位调制特性的干涉测量与校准 |
| 6.1 空间光调制器简介 |
| 6.2 PAL-SLM的应用与测量简介 |
| 6.3 测量原理及光路 |
| 6.4 空间光调制器相位调制的测量 |
| 6.5 PLUTO SLM的测量与校准 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 内容总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
（10）面向紫外—可见光谱水质监测的浸入式可变光程光谱探头设计（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光谱法水质分析技术 |
| 1.2.2 不同结构光谱探头的比较 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 2 光谱探头设计理论基础 |
| 2.1 光谱探头测量的基本原理 |
| 2.1.1 紫外-可见光光谱的产生 |
| 2.1.2 光的吸收定律 |
| 2.2 光学设计的理论基础 |
| 2.2.1 光学系统设计步骤 |
| 2.2.2 光学基础理论知识 |
| 2.3 光谱探头系统总体设计 |
| 2.3.1 光谱探头系统性能需求分析 |
| 2.3.2 光谱探头系统结构 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 光谱探头光源及光路系统的设计 |
| 3.1 光源及光路系统参数要求 |
| 3.2 紫外-可见光光源的设计 |
| 3.2.1 光源的选择 |
| 3.2.2 氙灯光源的设计 |
| 3.2.3 氙灯光源的仿真 |
| 3.3 光路系统的设计 |
| 3.3.1 入射聚焦镜的设计 |
| 3.3.2 准直透镜的设计 |
| 3.3.3 光程范围的探讨 |
| 3.3.4 光路系统仿真及能量损耗分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 光电探测系统的设计 |
| 4.1 光电探测系统的组成及特性参数 |
| 4.1.1 光电探测系统组成 |
| 4.1.2 光电探测系统特性参数 |
| 4.2 光电探测系统重要光学元件的介绍 |
| 4.2.1 准直、成像物镜 |
| 4.2.2 分光元件 |
| 4.2.3 光电探测器件 |
| 4.3 光电探测系统方案的确定 |
| 4.3.1 光路结构及光学元件的确定 |
| 4.3.2 消彗差切尔尼-特纳光学系统结构参数的计算 |
| 4.4 光电探测系统的仿真及性能分析 |
| 4.4.1 光电探测系统的仿真 |
| 4.4.2 像差及性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 系统性能分析与光学制图 |
| 5.1 系统仿真及性能分析 |
| 5.2 光谱探头制作工艺分析 |
| 5.2.1 公差分配思路 |
| 5.2.2 系统公差分析 |
| 5.3 光谱探头光学制图 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录 |
| B. 作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果目录 |
四、一种可消除离轴象差的分光元件——数值位相光栅（论文参考文献）
- [1]同步相移数字全息综述（特邀）[J]. 张美玲,郜鹏,温凯,卓可群,王阳,刘立新,闵俊伟,姚保利. 光子学报, 2021(07)
- [2]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)
- [3]基于随机编码混合光栅横向剪切干涉的波前检测技术关键参数与应用研究[D]. 张锐. 浙江大学, 2020(02)
- [4]自由曲面成像光学系统的若干关键技术研究[D]. 肖锡晟. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2020(03)
- [5]双波长离轴共路数字全息测量关键技术研究[D]. 刘磊. 哈尔滨工程大学, 2020
- [6]动态马赫-曾德尔干涉仪及其关键技术研究[D]. 丁煜. 南京理工大学, 2019(06)
- [7]遥感探测大气气溶胶多角度分光偏振成像仪光学系统研究[D]. 黄绪杰. 苏州大学, 2018(04)
- [8]高精度激光遥感探测光机系统设计[D]. 董家宁. 北京理工大学, 2017(09)
- [9]共光路干涉测量术及其应用的研究[D]. 夏建培. 南京大学, 2017(01)
- [10]面向紫外—可见光谱水质监测的浸入式可变光程光谱探头设计[D]. 熊双飞. 重庆大学, 2016(03)