微小双折射参量检测的关键技术研究

发布时间：2021-01-27 05:50

　　双折射是光束入射到各向异性晶体时分解成振动方向互相垂直、折射率不同的o光和e光两种偏振光的现象,被广泛应用于超高分辨成像、微纳加工、集成电路、航空航天等领域。微小双折射是评价光学材料以及器件的光学均匀性的重要指标,对此参数的检测将有利于更好的分析光学材料及器件的质量和性能。为了弥补偏振光干涉法测量灵敏度低的不足,电光调制、弹光调制等逐渐被应用于光学材料的双折射和均匀性检测中,因此,本论文提出了一种高速、高精度、高灵敏度的基于弹光调制器和电光调制器联合调制的微小双折射参量检测方法。本文主要从以下几个方面展开阐述。本文首先分析了弹光调制器和电光调制器的工作机理和模型,提出了基于PEM和EOM联合调制的微小双折射检测方法与系统模型。其次,针对弹光调制器的频率温漂特性,在构建弹光调制器热交换动态模型和谐振等效模型的基础上,提出了基于电压补偿的PEM驱动电压自调节方法。再次,以FPGA为核心设计数据处理模块,在该模块中通过探测器、信号调理电路、双路AD采集模块获取调制信号的直流分量、基频分量以及二倍频项,同时调制信号与参考信号在FPGA内完成数字锁相,结果通过串口通信模块传到LabVIEW中进行... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题选题背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 微小双折射检测方法的国内外研究现状
        1.2.2 弹光调制器的国内外研究现状
        1.2.3 电光调制器的发展现状
    1.3 课题来源、目的及研究内容
2 基于PEM和 EOM的双折射参量检测方法研究与建模
    2.1 双折射的原理
    2.2 弹光调制器的工作机理与模型
    2.3 电光调制器的结构和工作模型
    2.4 基于PEM和 EOM联合调制的微小双折射参量检测模型
    2.5 本章小结
3 微小双折射系统中弹光调制器稳定性控制方法研究
    3.1 弹光调制器的频率温漂特性分析
        3.1.1 温度对弹光调制器的影响
        3.1.2 弹光调制器动态模型的分析
    3.2 弹光调制器相位延迟量测量的理论分析
    3.3 弹光调制器稳定控制方法的研究
        3.3.1 高压驱动电路的设计
        3.3.2 弹光调制驱动控制方法的实现
    3.4 本章小结
4 基于PEM和 EOM的微小双折射检测模型的硬件电路设计
    4.1 硬件电路总体设计
    4.2 FPGA外围电路的设计
        4.2.1 电源电路设计
        4.2.2 FPGA时钟电路设计
        4.2.3 FPGA下载配置电路设计
    4.3 偏振调制信号采集、获取与传输电路设计
        4.3.1 偏振调制信号获取电路设计
        4.3.2 AD采集电路设计
        4.3.3 FPGA与上位机通信电路设计
    4.4 本章小结
5 微小双折射检测系统的软件设计
    5.1 弹光偏振信号获取与数据通信模块的设计
        5.1.1 参考信号的设计
        5.1.2 基于锁相技术的信号获取模块的设计
        5.1.3 串口通信模块设计
        5.1.4 LabVIEW上位机的设计
    5.2 本章小结
6 实验与分析
    6.1 微小双折射参量检测模型
    6.2 微小双折射系统的稳定测试
    6.3 PEM和 EOM驱动实验的分析
        6.3.1 LabVIEW调节驱动信号频率和占空比测试
        6.3.2 基于FPGA产生的驱动信号的精度测试
    6.4 本章小结
7 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]新型光谱测量技术发展综述[J]. 柏连发,王旭,韩静,赵壮.  红外与激光工程. 2019(06)
[2]波片相位延迟量测量和快轴标定系统[J]. 王金伟,李克武,景宁,罗欣玮,王志斌.  红外与激光工程. 2019(02)
[3]平板玻璃中部应力的偏振移相检测法[J]. 张伟,朱秋东,张旭升.  光学学报. 2018(04)
[4]基于FPGA的光弹调制器用高压驱动电路设计[J]. 罗欣玮,王志斌,李克武,梁赛,张敏娟.  激光与红外. 2017(10)
[5]弹光调制测晶体电光系数的数字锁相实现[J]. 王爽,王志斌,李晓,李晋华,张敏娟,景宁.  光子学报. 2017(10)
[6]一种快速同时测量波片相位延迟量和快轴方位角的方法[J]. 袁凯华,邓剑勋,刘超,黄佐华.  激光与光电子学进展. 2018(02)
[7]一种测量1/4波片相位延迟量的新方法[J]. 谭巧,徐启峰,谢楠.  红外与激光工程. 2016(07)
[8]折射率椭球主轴化方法探讨[J]. 杨青.  合肥师范学院学报. 2016(03)
[9]弹光调制和电光调制联合测剩余双折射[J]. 李克武,王黎明,王志斌,张瑞,李晓,王爽.  中国激光. 2016(05)
[10]基于弹光调制的高灵敏旋光测量[J]. 李克武,王志斌,陈友华,杨常青,张瑞.  物理学报. 2015(18)

博士论文
[1]弹光调制傅里叶变换光谱仪稳定性研究[D]. 王艳超.中北大学 2014
[2]玻璃内应力高精度检测技术的研究[D]. 李春艳.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2014

硕士论文
[1]高性能波片测量仪设计研究[D]. 王金伟.中北大学 2019
[2]基于相位闭环控制的弹光调制器稳定技术研究[D]. 罗欣玮.中北大学 2018
[3]基于弹光调制的波片双折射测试系统研究[D]. 杨晓.中北大学 2017
[4]弹光调制双闭环稳定与控制技术的研究[D]. 陈光威.中北大学 2016
[5]JDSU-10G光强度调制器驱动技术研究[D]. 王媛丽.长春理工大学 2016
[6]大功率、高速率电光调制器射频驱动源研究[D]. 熊力锐.长春理工大学 2013
[7]电光相位调制器在干涉型光纤传感器中的应用[D]. 傅钰.大连理工大学 2013
[8]弹光调制器及其高压驱动技术研究[D]. 魏海潮.中北大学 2013
[9]红外晶体双折射测试设备测控系统研究[D]. 何淼.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011



本文编号：3002542