使用相干光照明的纹影成像装置进行相位测量的可行性研究
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作者:
作者单位:

(南开大学 现代光学研究所,天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室 ,天津 300350)

作者简介:

张楠(1981-),男,博士,副研究员,硕士生导师, 主要从事飞秒激光烧蚀超快动力学及应用方面的研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

天津市应用基础与先进技术研究计划(20JCYBJC01040,9JCYBJC168000)、中央高校基本科研 业务费专项资金和上海 光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室开放课题资助项目 (南开大学 现代光学研究所,天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室 ,天津 300350)


Assessments of the feasibility of phase measurement using coherent light illumin ated schlieren apparatus
Author:
Affiliation:

(Tianjin Key Laboratory of Micro-s cale Optical Information Science and Technology,Institute of Modern Optics,Nankai University,Tianjin 300350,China)

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    摘要:

    通过数值仿真研究了利用相干光照明的纹影成像装 置测量物体相位的可行性。仿真结果表明,将纹影装置的刀口水平放置,并对具有均匀相位 或仅沿水平方向变化的非均匀相位的正方形物体成像时,在像面上,物体外部上下区域之间 的光强差与物体相位的正弦成正比。此外,对于相位仅沿垂直于刀口方向变化的非均匀正方 形物体,如果相位变化限制在[kπ/2,(k+1)π/2](k是整数)的范围内,则像面上物体外部上下区域之间的光 强差表示面积加权的平均相位的正弦。对于其它形状的物体也发现了类似的结论。利用相干 光照明的纹影成像装置可以获得物体相位的正弦,从而确定在[kπ/2,(k+1)π/2](k是整数)范围内的相位值。此外,还 研究了刀口位置,被测物体尺寸和透射率对相位测量的影响。这表明相干光照明的纹影成像 装置可以确定物体相位的正弦值,并在物体相位变化不大时提供半定量的相位测量。

    Abstract:

    The feasibility of measuring object’s phase using coherent light illuminated schlieren (CLIS) apparatus is investigat ed by numerical simulations.Simulation results show that when the knife edge of the schlieren apparatus is placed horizontally and a square object with uniform phase or nn-uniform phase only varied along the horizontal direction is imaged, at the image plane the light intensity difference between the upper and lower ar eas outside the object is proportional to the sine of the object’s phase.Furthe rmore,for a square object with non-uniform phase varied only along the directio n perpendicular to the knife edge,the intensity difference actually presents the sine of the area-weighted average phase of the object if only the phase variat ion is limited in the range of [kπ/2,(k+1) π/2] (k is an integer).Similar conclusions are also found for objects with other shapes.By CLIS the sine of an object’s p hase can be obtained,and the phase value in the range of [kπ/2,(k+1)π/2] (k is an in teger) is thus determined.In addition,the effects of the knife edge’s position, the size and transmittance of the under-test object are also discussed.It sugge sts that CLIS can determine the sine of an object’s phase and provide semi-qua ntitative phase measurement when the object’s phase has not much spatial variat ion.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

肖春晖,张楠.使用相干光照明的纹影成像装置进行相位测量的可行性研究[J].光电子激光,2021,32(9):935~944

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  • 收稿日期:2021-02-01
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  • 在线发布日期: 2021-11-12
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