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一、摘要
迈克尔逊干涉仪光路原理如下图所示。其中,平面反射镜作为参考光路反射镜,并固定在压电陶瓷驱动器上,以实现对参考光的相移控制。本博文研究了物体变化(如连续物体与复杂物体)对干涉条纹密度的影响。同时,分析了参考镜(图中 Mirror)引入载波对干涉条纹解调的影响。最后,对基于双曝光法的去畸变方法进行了研究。
二、连续物体——四步相移算法
模拟的待测物体信息如下图,其矢高为0.002mm
其对应得到的干涉条纹如下图所示:
通过相移解调后的包裹相位如下:
此时重构物体矢高为0.002 mm
三、连续物体-空间载波法-数值拟合法去畸变
随后,将参考镜引入载波(参考波前是倾斜的),此时得到的圆形条纹转变为如下图所示:
它对应的频谱如下图所示,由于载波的引入,频谱发生了分离。
提取+1级频谱,并进行居中处理,得到的包裹相位如下图所示,对比第二节中的包裹相位,可以发现,此时包裹相位中含有参考镜引入的载波相位(也可以认为是系统的畸变像差)。
此时,进行解包裹后,发现参考光的倾斜载波影响了重构物体的准确性。
通过数值拟合法去除系统畸变像差,最终重构物体矢高为0.0019mm。
数值拟合法去畸变技术,请参考博主的这两篇文章:
畸变像差校正技术(畸变相位补偿)发展现状及其仿真实验研究-技术汇总-Matlab代码
基于双曝光与数值计算法全息干涉相位畸变补偿实例分析
四、连续物体-空间载波法-双曝光去畸变
上述例子表明,当系统存在倾斜畸变像差时,可以通过数值拟合算法去除系统畸变像差,但会影响待测物体重构精度。在此基础上,进一步研究了双曝光法。在第二节的基础上,得到了背景条纹图(也就是此时物体为平面波前)。
通过双曝光法处理后,得到如下图所示的包裹相位,其有效消除了第三节中的倾斜载波的影响。
采用双曝光去畸变方法,得到重构物体如下图所示,其矢高为0.002mm
五、混叠干涉条纹
待测物体信息如下图示,由于此时波前存在大梯度相位变化,使得在边缘部分得到了密集并且混叠的干涉条纹,此时解出的包裹相位也出现了相应的混叠现象,最终使重构面形出现了错误,分别如下图所示:
注意,在博主之前的博文中得到了此图的散斑干涉条纹,博文信息如下:
数字散斑干涉测量仿真研究
六、推荐阅读
简单光学(博士)的相关博文推荐阅读:
任意剪切方向剪切干涉(剪切散斑干涉)波前重建技术研究——含系统界面开发
七、实验指导与matlab代码获取
博主(博士研究生)🛰️: easy_optics,在光学检测领域可提供实验指导、程序开发、申博指导、论文指导。
⭐️◎⭐️◎⭐️◎⭐️ · · · **博 主 简 介** · · · ⭐️◎⭐️◎⭐️◎⭐️ ♪▁▂▃▅▆▇ 博士研究生 ,研究方向主要涉及定量相位成像领域,具体包括干涉相位成像技术(如**全息干涉☑**、散斑干涉☑等)、非干涉法相位成像技术(如波前传感技术☑,相位恢复技术☑)、条纹投影轮廓术(相位测量偏折术)、此外,还对各种相位解包裹算法☑,相干噪声去除算法☑等开展过深入的研究。
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