可用于小口径光束波前检测的横向剪切干涉仪_刘蕾

剪切干涉技术新进展

史红民 倪受庸 付 雷 王 昊 陆耀东

提要：在共光路干涉中，剪切干涉法已在很多领域有着广泛的应用。该方法有其独特的优越性，也存在局限性。这导致剪切干涉法只能在特定的条件下测量某些特定量。本文主要讨论干涉法的这些优缺点，并总结一些新进展，如剪切干涉中的相移技术，二维剪切干涉技术和剪切干涉中的载波技术。所有这些进展都是为了扩展剪切干涉法的应用领域，提高该方法的精度，并实现自动测量。

关键词：剪切干涉，相移，载波

The new progress in shearography

Shi Hongmin Ni Shouyong Fu Lei Wang Hao Lu Yaodong

(Beijing Institute of optoelectronic Technology,Beijing 100010)

Abstract:As common－path interferometers,shearography(shear interferometer) has been widely

used in many fields.It has some special advantages as well as some disadvantages.This leads to the

result that shearography can only be used in some special conditions for some special use.In this

paper,both the advantages and the disadvantages are discussed.Some new progress,such as,the

phase－shift in shearography,two－dimensional shearography and the photo－carrier in

第３２卷，第２期　２　０　１　２年２月　光谱学与光谱分析　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．２，ｐｐ５５３—５５７　Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１２　

大孑Ｌ径静态干涉成像光谱仪中双通道Ｍａｃｈ—Ｚｅｈｎｄｅｒ　

横向剪切干涉仪的设计　

付　强　。，相里斌。，吕群波。，景娟娟　

１．中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安７１０１１９　２．中国科学院研究生院，北京　１０００４９　

３．中国科学院光电研究院，北京１０００９４　

摘要大孔径静态干涉成像光谱技术是一种时空联合调制的傅里叶变换成像光谱技术，其核心元件通常　

采用Ｓａｇｎａｃ横向剪切干涉仪。这种结构会使进入干涉仪的光线有一半沿原路返回，降低了能量利用率。文　

章提出一种改进型Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ横向剪切干涉仪结构，克服了能量利用率低的缺点，在实现横向剪切的同　

时，还具有双通道输出的优点。本文通过光线追迹的方法，得到剪切量的一般表达式，并分析了各种误差源　

对剪切量误差的贡献。为大孔径静态干涉成像光谱仪的设计提供了新思路，可为该类型的成像光谱仪的设　

计与优化提供理论指导。　

关键词大孔径干涉成像光谱技术；傅里叶变换成像光谱仪；Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ干涉仪；横向剪切　

中图分类号：ＴＨ７４４　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—０５９３（２０１２）０２—０５５３—０５　

引　言　

成像光谱技术是２Ｏ世纪８Ｏ年代兴起的一种新型遥感探　测技术，能够同时获得目标的空间信息和光谱信息，在地　

质、农业、海洋、军事等领域有着广泛的应用＿１。］。最早出现　

的是利用衍射光栅和色散棱镜作为分光元件的结构，原理简　

单，易于实现，但由于存在狭缝，进入系统的辐射通量有　

限『４　］。干涉型成像光谱仪通过记录干涉图，再进行傅里叶　

变换获得光谱信息，具有多通道、高通量和高测量精度等优　

点＿６。　，逐渐成为超光谱探测领域的研究前沿之一。为了同　

第２７卷第１１期　２０１３年１１月　电子测量与仪器学报　

ＪｏＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ　ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＡＮＤ　ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ　Ｚ．２７Ⅳ０．１１　

・１０９９・　

ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１１８７．２０１３．０１０９９　

基于光栅衍射的横向剪切干涉仪　

精密相移系统设计木　

于长淞　齐克奇　张春雷　向　阳　

（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室长春１３００３３）　

摘要：基于光栅衍射的横向剪切于涉仪具有很高的检测精度，为满足相移的需要，光栅移相装置需要拥有较大的行程，是　

干涉仪的关键器件之一。根据干涉仪需求设计了基于柔性铰链及桥式放大机构并利用压电陶瓷驱动的光栅移相装置，利　

用有限元分析方法对其受力和形变特性进行了分析。利用ＰＩ公司的电容传感器及数字压电控制器搭建了测试平台对其　

进行了测试，获得了开环条件下迟滞特性曲线，在输出电压为１００　Ｖ时，光栅移相装置的行程可达２２５　ｔｘｍ。实验结果表明，　光栅移相装置的行程与理论设计指标接近，满足设计要求。　

关键词：剪切干涉；光栅移相；压电陶瓷；有限元　

中图分类号：ＴＮ３０５．７　文献标识码：Ａ　国家标准学科分类代码：５１０．５０１５　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｐｒｅｃｉｓｅ　ｐｈａｓｅ　ｓｈｉｆｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｓｈｅａｒｉｎｇ　

ｉｎｔｅｒｆ￣　ｒｏｍｅｔｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｇｒａｔｉｎｇ　ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ　

Ｙｕ　Ｃｈａｎｇｓｏｎｇ　Ｑｉ　Ｋｅｑｉ　Ｚｈａｎｇ　Ｃｈｕｎｌｅｉ　Ｘｉａｎｇ　Ｙａｎｇ　

（Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔｉｃｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｏｐｔｉｃｓ，Ｆｉｎｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，　

Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，１　３００３３，Ｃｈｉｎａ）　

在横向剪切环境下利用 Matlab恢复波前信息

卢杰;国秀珍;陆国会;曲延吉;韩力

【摘 要】介绍了M atlab环境中利用横向剪切干涉原理恢复波前信息的方法。通过横向剪切得到干涉后条纹，利用M atlab完成全部的数据采集、处理，最后恢复出实际的波前信息。%A method for wavefront reconstruction in lateral

shearing interferometer with Matlab was introduced .The interference

fringes were obtained by lateral shearing .Matlab was used to carry out the

data acquisition and processing and the automatic reconstruction of the

wave front .

【期刊名称】《物理实验》

【年(卷),期】2014(000)009

【总页数】4页(P28-31)

【关键词】横向剪切;Matlab;波前信息

【作 者】卢杰;国秀珍;陆国会;曲延吉;韩力

【作者单位】吉林大学物理学院，吉林长春130021;长春理工大学光电信息学院，吉林长春130012;吉林大学物理学院，吉林长春130021;吉林大学物理学院，吉林长春130021;吉林大学物理学院，吉林长春130021

【正文语种】中 文

【中图分类】O436.1;O4-39

1 引 言

常见的干涉方法主要可以分为标准面干涉方法和共路干涉方法. 横向剪切干涉方法是共路干涉方法中一个具有代表性的方法. 横向剪切干涉法的基本原理是以被测波前与其自身的、被剪开的波前之间在重叠范围内相干涉，进而评价被检验波前本身的缺陷. 它的优点在于不需要一个标准波前，缺点是剪切干涉图不能直接判定被测波前形状，需要恢复波前信息，数据处理比较复杂. 因为剪切干涉图直接反映的不是波前信息，其条纹形状表示的是波前相位的平均斜率. 由干涉图得到波前形状的过程则是波前拟合的过程. 迄今为止，有描点法、二维联立解析法、最小二乘法、泽尼克多项式拟合法等，但在许多的测试工作中，相当一部分是利用光学干涉方法来实现完成的.