近代光学测试技术
近代测试技术及方法
吸收光谱法
吸收光谱法是利用光通过燃烧介质时，介质对光的吸收效应来测量温度和浓度的方法。
激光诱导荧光法
激光诱导荧光法是一种高灵敏度的检测浓度和温度的方法。其原理是当激光波长调谐到分子的某两个特定能级时，分子就发生共振并吸收光子能量而激发到高能态，在从高能态返回基态过程中，分子就会发出荧光;荧光用光电倍增管接收，
随着激光技术、光波导技术、光电子技术、光纤技术、计算机技术的发展，以及傅里叶光学、现代光学、二元光学和微光学的出现与发展，光学测试技术无论从测试方法、原理、准确度、效率，还是适用的领域范围都得到了巨大的发展，是现在科学技术与社会生产快速发展的重要技术支撑和高新技术之一。
其中运用先进的实验手段和方法来开展内燃机缸内燃烧过程的研究，获得缸内燃咦产焰的有关信息(例如温度场·浓度场·速度场)，具有十分重要的学术价值和广阔的应用前景。内燃机缸内燃烧的光学测试方法是目前最有效的研究手段之一，在国内外得到越来越广泛的运用。采用这种方法来研究内燃机的燃烧过程，能够进一步加深对燃烧过程的理解，为燃烧系统的评价和改进提供依据，对于指导内燃机燃烧系统的设计，提高内燃机工业整体水平具有重要的现实意义。
【正文】：
光在传播中，波前受到与波长尺度相当的隙孔或颗粒的限制，以受限波前处各元波为源的发射在空间干涉而产生衍射和散射，衍射和散射的光能的空间（角度）分布与光波波长和隙孔或颗粒的尺度有关。用激光做光源，光为波长一定的单色光后，衍射和散射的光能的空间（角度）分布就只与粒径有关。对颗粒群的衍射，各颗粒级的多少决定着对应各特定角处获得的光能量的大小，各特定角光能量在总光能量中的比例，应反映着各颗粒级的分布丰度。按照这一思路可建立表征粒度级丰度与各特定角处获取的光能量的数学物理模型，进而研制仪器，测量光能，由特定角度测得的光能与总光能的比较推出颗粒群相应粒径级的丰度比例量。激光粒度分析仪就是利用这种原理来测试粉末的粒度的。
光学近代物理学实验报告
一、实验目的1. 了解光学近代物理学的基本实验原理和方法。
2. 掌握光学近代物理学实验的基本操作技能。
3. 通过实验，加深对光学近代物理学理论知识的理解。
二、实验内容本次实验共分为四个部分：光纤通讯、光学多道与氢氘、法拉第效应、液晶物性。
1. 光纤通讯（1）实验目的：探究光纤的一些特性，包括光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测定。
（2）实验原理：利用光纤的传输特性，通过测量光信号在光纤中的传输损耗，计算光纤的耦合效率。
（3）实验步骤：①搭建实验装置，包括光源、光纤、探测器等。
②调节光源，使其发出特定波长的光信号。
③将光信号输入光纤，通过探测器测量光信号在光纤中的传输损耗。
④根据传输损耗计算光纤的耦合效率。
2. 光学多道与氢氘（1）实验目的：观察光学多道仪的工作原理，测量氢原子和氘原子的能级。
（2）实验原理：利用光学多道仪，通过测量光子的能量，确定氢原子和氘原子的能级。
（3）实验步骤：①搭建实验装置，包括激光器、光学多道仪、探测器等。
②调节激光器，使其发出特定波长的光信号。
③将光信号输入光学多道仪，测量光子的能量。
④根据测量结果，确定氢原子和氘原子的能级。
3. 法拉第效应（1）实验目的：观察法拉第效应，研究光在磁场中的传播特性。
（2）实验原理：根据法拉第效应，当光在磁场中传播时，光偏振面的旋转角度与磁场强度成正比。
（3）实验步骤：①搭建实验装置，包括激光器、法拉第盒、探测器等。
②调节激光器，使其发出特定波长的光信号。
③将光信号输入法拉第盒，测量光偏振面的旋转角度。
④根据测量结果，研究光在磁场中的传播特性。
4. 液晶物性（1）实验目的：观察液晶的光学特性，研究液晶在不同温度下的液晶态。
（2）实验原理：液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性，其光学特性受温度、电场等因素影响。
（3）实验步骤：①搭建实验装置，包括液晶样品、激光器、探测器等。
②调节温度，观察液晶的光学特性变化。
③在液晶样品上施加电场，观察液晶的光学特性变化。
近代光学测试技术- 动态干涉测试技术
移相干涉的抗震算法－CSI方法
第1幅图
……
第2幅图
……
移相干涉图
……
重组干涉图
傅里叶变换
移相干涉图中存在 载频，重组干涉图 频谱中的误差谱与 相位谱相互分离， 可将误差消除
背景 滤波窗g(fx,fy)
fx
误差谱 相位谱
李博，陈磊 等。 Carrier squeezing interferometry… Optics Letters,36(6),2011.3
Example of VC measurement of flat
ZYGO动态干涉仪DynaFiz
关键特征: • 在空气湍流和极端振动的环境下进行动态测量。 • 优化的光学系统提供了清晰可见的中间空间频率特征。 • LivePhase™ 软件可以进行实时Zernike分析。 • Movie模式获取随时间变化的波前。 • 高功率，长寿命稳频氦氖激光器。
由重组干涉图恢复相位的过程
傅里叶变换
频谱S(fx,fy)
反正切计算恢复相位
其中g为滤波窗
恢复到原始尺寸
几种算法计算结果对比
含有振动误差 的移相干涉图 的一帧
四步法结果
de Groot七步法结果
CSI法结果
时域抗振-CSI用于Φ600干涉仪
四步法计算结果
减
CSI计算结果
等于
相位偏差
CSI用于Φ600干涉仪测试结果
长干涉腔长测量
气流的影响
空气梯度对干涉测量的影响
干涉腔有空气折射率温度梯度分布时的波面测试结果
干涉腔空气折射率均匀分布时的波面测试结果
震动严重时的测试结果
没有震动时 的波面图
震动较小时 的波面图
近代光学测试技术
方法及应用： ○光扫描技术的其他应用；三维扫描技术；无定向激光扫描； 案例： ●◎○符合教学要求的诸多例题，不限定 9．激光多普勒技术 基础原理： ●激光多普勒技术；激光多普勒测速技术原理及特点； 激光多普勒信号处理系统 ○流速方向判别和多维测量）； 方法及应用： ●激光多普勒技术的应用；管道内水流的测量；激光测量二相流；血液流动的研究 ○丙烷气火焰流速的测量；大气风速测量；固体表面速度的测量；振动的测量 案例： ●◎○符合教学要求的诸多例题，不限定 10．光学纳米技术 基础原理： ●纳米传感技术；扫描测试系统；扫描隧道显微镜；原子力显微镜； 方法及应用： ●纳米测量技术的应用； ○纳米测量的几个问题 案例： ●◎○符合教学要求的诸多例题，不限定 11．拓展知识 基础原理：： ●同步辐射光技术原理； 方法及应用： ●同步辐射光的应用 案例： ●◎○符合教学要求的诸多例题，不限定
大连海事大学 《近代光学测试技术》课程教学大纲
Syllabus for INTRODUCTION OF MODERN OPTICAL MEASURING & TESTING TECHNIQUE
绪论近代光学测试技术
广泛应用于结构健康监测、石油化工、航空航天等领域。
光谱分析测量技术
光谱分析测量原理
利用物质对光的吸收、发射或散射作用，通过测量光谱信息来分析物质的成分、结构或状 态。
光谱分析测量系统组成
包括光源、光谱仪、样品室、光电探测器、信号处理器等部分。
光谱分析测量技术应用
广泛应用于化学分析、生物医学、环境监测等领域。例如，通过红外光谱分析可以鉴定有 机化合物的结构和官能团；通过拉曼光谱分析可以研究物质的振动和转动能级；通过荧光 光谱分析可以检测生物样品中的荧光物质等。
在环境监测中的应用
大气污染监测
运用差分吸收光谱、激光雷达等技术，实时监测大气中的污染物浓 度、分布及传输过程。
水质监测
采用光谱分析、荧光分析等方法，对水体的化学需氧量、重金属离 子等污染物进行快速、准确的检测。
生态环境评估
利用遥感技术、地理信息系统等手段，对生态环境进行大范围、长 期的监测和评估，为环境保护和治理提供科学依据。
在生物医学中的应用
生物组织成像
运用光学显微镜、共聚焦显微镜等技术，对生物组织进行高分辨率 成像，观察细胞、组织等微观结构。
生物分子检测
利用荧光光谱、拉曼光谱等方法，对生物分子进行特异性检测，实 现疾病诊断、药物筛选等应用。
生物医学光学治疗
通过激光、光动力等手段，对病变组织进行局部治疗，具有非侵入性、 副作用小等优点。
测试成本的降低
随着市场竞争的加剧，降低光学测试技术的成本对于推广其应用具有重要意义。如何在保证测试性能的 前提下降低成本是当前需要关注的重要问题。
未来发展方向预测
01超精密光学测试技术随着光学器件性能的不断提升，对超精密光学测试技术的需求将不断增
01 近代光学测试技术绪论
非球面干涉图
10.6um泰曼型红外干涉仪
68
600mm近红外平面移相干涉仪
目前国内最大口径的近红外干涉仪
69
600mm可见光平面移相干涉仪
大口径矩形镜面形检测
730mm镜面检测
SiC镜面工序检测
干涉仪系列产品
各种口径数字移相干涉仪
2014.11.12
干涉成像光谱仪
复原的高光谱图像
自适应光学系统工作原理
像差波前
分光镜 控 制 系 统
变 形 镜
哈 特 曼 波前传感器
校正后波前
目标像探测
实现仪器化的人眼视网膜 高分辨力成像仪（2004年）
对人眼校正前后波前误差测量实例
校正前：PV =2.796 RMS=0.654
校正后： P V = 0.454
RMS= 0.09
黄斑区视觉细胞成像及其特性
/opticalmetrolog y.html
大口径光学镜面的检测
College of Optical Sciences，University of Arizona
Figure 1. LAMOST telescope, showing corrector plate (inside dome), primary (in nearer tower) and prime focus
修复哈勃
HST主镜：2.4m 补偿镜的偏差 主镜边缘与理论 值相差2微米
哈勃望远镜修复前后
JWST的模型检测实验系统
Phase Retrieval for JWST
2012年10月，8.4m镜面磨 制完成，表面精度低于19nm。 将构成25m超级望远镜（大 麦哲伦望远镜GMT）。 如何检测？
近代光学实验讲义
实验8基于线扩散函数测量光学系统MTF值8.1 引言光学传递函数理论是在傅里叶分析理论的基础上发展起来的。
最早在1938年，德国人弗里塞对鉴别率法进行了改进，提出用亮度呈正弦分布的分划板来检验光学系统，并且证实了这种鉴别率板经照相系统成像后像的亮度分布仍然是同频率的正弦分布，只是振幅受到了削弱。
1946年法国科学家P.M.Duffheux正式出版了一本阐述傅立叶方法在光学中的应用的书，并首次提出传递函数的概念，从此开拓了像质评价的新领域。
8.2 实验目的1.学习了解光学传递函数理论；2.光学调制传递函数（MTF）测量。
8.3 实验原理调制传递函数（Modular Transfer Function，简称MTF）是信息光学领域引入的概念。
光学成像系统作为最基本的光学信息处理系统，可以用来传递二维的图像信息。
对于一个给定的光学系统而言，输入图像信息经过光学系统后，输出的图像信息取决于光学系统的传递特性。
由于光学系统是线性系统，而且在一定条件下还是线性空间不变系统，因此可以沿用通信理论中的线性系统理论来研究光学成像系统性能。
对于相干与非相干照明下的衍射受限系统，可以分别给出它们的本征函数，把输入信息分解为由这些本征函数构成的频率分量，并考察每个空间频率分量经过系统后的振幅衰减和相位移动情况，可以得出系统的空间频率特性，即传递函数。
这是一种全面评价光学系统传递光学信息能力的方法，当然也可以用来评价光学系统的成像质量。
与传统的光学系统像质评价方法(如星点法和分辨率法)相比，用光学传递函数方法来评价光学系统成像能力更加全面，且不依赖于观察个体的区别，评价结果更加客观，有着明显优越性。
随着近年来微型计算机及高精度光电测试工具的发展，测量光学传递函数的方法日趋完善，已成为光学成像系统的频谱分析理论的一种重要应用。
另外，光学成像系统的传递函数分析方法作为光学信息处理技术的理论基础，有得于推动光学信息处理技术在信息科学中得到广泛的应用。
第一章 光学测量基础知识
光学产业金字塔中各组成产业及其产值的大致比例， 这是1990年日本公布的统计值。
《日本公布近 三年光学产业 国内产值的调 查结果》
2、技术现状
从原理上说近代光学测试技术的现状主要是三点：
1）从主观光学发展成为客观光学，也就是用光电探
测器来取代人眼这个主观探测器，提高了测试精度与 测试效率；
基本原理：控制电信号经换能器后产生一定频率的声 表面波，声表面波在声光介质中传播，使介质折射率 发生周期性变化，形成了一个运动的衍射光栅，当入 射光束满足布拉格衍射条件时，就可引起光的偏转， 偏转角由声波的频率和入射光波长决定。
声光光开关的切换速度在毫秒量级，该技术可方便 地用来制作端口数较少的光开关。
物理意义上的微光学其单元尺寸已在光波长量级， 因此，建立在单元尺度远大于光波长的常规光学，其 主要理论及设计方法已不适用微光学或其计算结果不 够精确。
微光学是一个知识密集、前沿和技术先进的新的 光学学科分支。
闭环控制
输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参与 控制的系统称为闭环控制系统。也叫反馈控制系统。
3）光学检测－对光学元件及光学系统进行质量 评估。
4）光学测试－用光学方法进行精密测试。
自70年代开始由于激光技术、光波导技术、数字技 术、计算机技术以及傅里叶光学的出现，使光学发展成 近代光学。以激光为代表的近代光学促使光学测试技术 出现更多新方法和新技术，从而开始形成近代光学测试 技术。
近代光学测试技术的出现适应了近代科学和工业技术上提 出的高灵敏度、高效率、自动化的测试要求，实现了计量上的 三维性、实时性和相关性。进入80年代，又提出了亚微米、 纳米级灵敏度的测试要求，产生了无损检测、在线光学诊断等 新技术。
近代光学实验报告
实验名称：干涉现象与光的波动性实验日期：2023年11月10日实验地点：近代物理实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 了解干涉现象的原理及其在光学中的应用。
2. 通过实验验证光的波动性。
3. 掌握使用干涉仪进行实验的方法和技巧。
二、实验原理干涉现象是光波叠加时产生的现象，当两束或多束相干光波叠加时，会形成明暗相间的干涉条纹。
干涉现象是光的波动性的重要证据之一。
三、实验仪器1. 干涉仪2. 光源（激光器）3. 平面镜4. 透镜5. 分束器6. 光电传感器7. 数据采集系统四、实验步骤1. 将干涉仪组装好，确保所有部件连接牢固。
2. 将光源（激光器）连接到干涉仪的输入端口。
3. 将分束器放置在干涉仪的光路上，用于将激光束分成两束。
4. 将第一束光照射到平面镜上，反射后与第二束光发生干涉。
5. 调整透镜，使干涉条纹清晰可见。
6. 使用光电传感器和数据采集系统记录干涉条纹的变化。
五、实验数据1. 记录干涉条纹的间距和形状。
2. 记录干涉条纹的变化规律。
3. 记录光电传感器的输出信号。
六、实验结果与分析1. 通过观察干涉条纹，我们可以看到明暗相间的干涉条纹，这表明光具有波动性。
2. 当改变干涉仪的光路长度时，干涉条纹的间距也会发生变化，这表明光具有波长。
3. 通过光电传感器的输出信号，我们可以得到干涉条纹的变化规律，进一步验证了光的波动性。
七、实验结论1. 通过实验，我们验证了干涉现象的存在，这表明光具有波动性。
2. 通过实验，我们掌握了使用干涉仪进行实验的方法和技巧。
3. 通过实验，我们加深了对光的波动性的理解。
八、实验讨论1. 干涉现象在光学中的应用非常广泛，如光学干涉仪、激光干涉仪等。
2. 光的波动性是光学研究的基础，对于理解光的性质和现象具有重要意义。
3. 在实验过程中，我们需要注意调整光路，确保干涉条纹清晰可见。
九、实验反思1. 在实验过程中，我们遇到了一些问题，如干涉条纹不清晰、光电传感器输出信号不稳定等。
近代光学讲稿
新的米定义将两个基本物理量长度与时间利用定义的基 本物理常数真空光速值结合了起来。这样，长度测量便可通 过精度很高的时间测量来实现，波长测量也可通过涉率测量 来实现。国际计量大会在通过新的米定义的同时，通过了实 现米定义的三个途径。
（1）利用光在真空中的飞行时间测量长度（飞行时间法）。 只要精确测出光在真空中行进的时间t，就可利用关系式l=ct求 出长度l,式中c是已定义的真空光速值，c=299 792 458m/s在天 文与大地测量中，飞行时间早已普遍采用。
Ir I cos t
将Im和Ir信号转换为电信号后进行鉴相，可以求得φ ，由 此可求出位移
L N (N )
2 4
2
式中：N为被测量L中含λ／2的整倍数，ε为不足λ／2的 部分，N称为大数， ε 称为小数，测量N和 ε即可得到位
移L。
2.外差干涉仪原理的多普勒效应的解释
（1）用多普勒效应解释单频激光干涉仪的工作原理
1992年第8届CCDM总结了稳频激光技术的进步，改善了 5种稳频激光辐射标准谱线的标准不确定度，并根据发展需要 又增加了3种新型稳频激光辐射谱线作为复现米定义的标准辐 射谱线。这8种稳频激光器是：
①甲烷稳频3.39μm氦氖激光器
②碘稳频576nm染料激光器
③碘稳频633nm氦氖激光器
④碘稳频612nm氦氖激光器
（2）用频率为 f 的平面电磁波的真空波长来复现米（真空波 长法）。这个波长是通过测量平面电磁波的频率f，然后应用 关系式 λ ＝c/f得到的。用真空波长法复现米，在实际使用中仍 可应用传统的光波干涉法。
（3）直接应用CCDM推荐的几种稳频激光器的频率值与波长 值。1982年第7届国际米定义咨询委会（CCDM）推荐了五种 稳频激光器的频率（波长）值。
近代分析测试技术
第一篇数值孔径：数值孔径（NA）是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（n）和半孔径角（α）的正弦之乘积。
NA= n*sinα弹性散射：如果在散射过程中入射电子只改变方向，但其总动能基本上无变化，则这种散射称为弹性散射。
非弹性散射：如果在散射过程中入射电子的方向和动能都发生改变，则这种散射称为非弹性散射。
SEM的三种主要信号：背散射电子、二次电子和X射线。
扫描电镜的工作原理：扫描电镜的工作原理可以简单地归纳为“光栅扫描，逐点成像”。
STM（扫描隧道显微镜）的特点：a可以在环境气氛下进行如：大气，真空，溶液，反应性气氛等；b可以从低温到高温进行分析；c可以获得原子级别的空间分辨率；d原子操纵工具，组装纳米结构。
隧道效应和隧道电流：根据量子力学理论的计算和科学实验的证明，当具有电位势差的两个导体之间的距离小到一定程度时，电子将存在一定的几率穿透两导体之间的势垒从一端向另一端跃迁。
这种电子跃迁的现象在量子力学中被称为隧道效应，而跃迁形成的电流叫做隧道电流。
衬度（SEM）：试样不同部位对入射电子作用不同，经成像放大后所显示的强度差异。
第二篇物相分析：物相分析是指利用衍射分析的方法探测晶格类型和晶胞常数，确定物质的相结构。
衍射：入射的电磁波（X射线）和物质波（电子波）与周期性的晶体物质发生作用，在空间某些方向上发生相干增强，而在其他方向上发生相干抵消，这种现象称为衍射。
俄歇电子：光子与物质中原子相撞，多余能量不以x-ray形式放出，传递给其它外层电子，使之脱离原子，形成二次电子，即俄歇电子（Auger Electron）。
衬度（TEM）：两个相临部分的电子束强度差。
X射线的性质：使底片感光、荧光板发光、气体电离；具有极强的穿透能力；沿直线传播；杀死（伤）生物细胞。
获得X射线必须具备的基本条件：①产生自由电子②使电子作定向高速运动③突然止住电子。
X射线命名规则：主字母代表终态，下标代表层序差α＝1，β＝2。
光学测量与检测技术的发展与应用
光学测量与检测技术的发展与应用光学测量与检测技术是光与物质相互作用的领域，涉及光的产生、传播、散射、反射、折射、干涉、衍射等现象。
随着科技的进步和社会的发展，光学测量与检测技术在众多领域中扮演着越来越重要的角色。
本文将探讨光学测量与检测技术的发展历程、现状及应用前景。
光学测量与检测技术的发展早期光学测量技术早期光学测量技术主要包括干涉测量、光度测量、光谱测量等。
这些技术主要应用于科学研究和天文学领域。
例如，牛顿在17世纪利用光谱测量研究了光的色散现象。
近代光学测量技术随着光学仪器和光电子技术的进步，光学测量技术得到了快速发展。
近代光学测量技术主要包括激光测量、光学三角测量、光学成像测量等。
这些技术在精密制造、航空航天、生物医学等领域得到了广泛应用。
现代光学测量技术随着光学、光电子、光子技术的飞速发展，现代光学测量技术逐渐走向集成化和智能化。
例如，基于光学干涉原理的干涉光学测量技术，基于光学成像原理的成像光学测量技术，以及基于光子集成电路的光学测量技术等。
这些技术具有高精度、高速度、高可靠性等特点，在众多领域具有广泛的应用前景。
光学测量与检测技术的应用在制造业中的应用光学测量与检测技术在制造业中的应用十分广泛，如在汽车、电子、精密机械等领域。
通过光学测量技术，可以实现对产品尺寸、形状、表面质量等参数的精确测量，从而保证产品的质量和性能。
在生物医学领域的应用光学测量与检测技术在生物医学领域具有重要作用，如荧光显微镜、共聚焦显微镜、光学相干断层扫描等技术在生物医学研究中发挥着关键作用。
此外，光学测量技术还可以应用于临床诊断，如光学相干断层扫描成像技术在心血管病诊断中的应用。
在环境监测领域的应用光学测量与检测技术在环境监测领域也具有重要意义。
例如，利用激光雷达技术可以实现对大气污染物的实时监测；利用光谱技术可以对土壤、水质等进行分析，为环境保护提供科学依据。
光学测量与检测技术的发展和应用展示了光学的巨大潜力和魅力。
光学测量技术的应用
光学测量技术的应用和发展在现代工业生产中，光学测量技术已经成为不可或缺的一项技术。
它可以将复杂的测量过程变得简单、快速、高效，并且减少了误差，提高了测量的准确性。
本文将探讨光学测量技术的应用和发展。
一、激光测量技术的发展激光测量技术是一种利用激光干涉原理进行距离、速度、角度等测量的方法。
它广泛应用于生产、科研、医疗等领域。
激光测量技术的发展可以追溯到20世纪初，当时只能利用激光来进行粗略的距离测量。
随着激光技术的不断发展，激光干涉技术逐渐被开发出来，可以实现更加复杂的测量任务。
二、激光测量技术的应用1.工业自动化生产在工业生产中，激光测量技术可以用于测量加工零件的尺寸，以及线条、角度、平面度等，有利于工艺控制和质量检测。
另外，激光测量技术还可以应用于轮轴轴承检测、检测机械加工空间离散的程度等方面。
2.三维成像测量激光测量技术还可以应用于三维成像测量。
通过激光扫描，可以获取三维空间内的物体表面信息和轮廓，实现三维数字化的建模。
在制造领域中，三维成像技术可以用于产品设计、检测、反馈等环节，提高产品的质量和效益。
3.医疗领域激光测量技术还可以应用于医疗领域。
例如，神经外科手术中可以通过激光的精准定位进行处理，达到无痛治疗的目的。
激光测量技术还可以用于眼科、皮肤科等方面。
三、光学测量技术的新发展1.光栅技术光栅技术是一种独特的光学测量技术，可以实现高精度、高分辨率的测量。
它广泛应用于汽车、医疗、航空等领域，也是数字化工艺的重要基础。
2.光学计量光学计量是近年来兴起的一项新技术，它利用光学原理完成测量任务。
相比传统的机械测量，光学测量更加高效、精确且可以自动化的完成。
3.光学检测光学检测技术是通过利用光的反射、透射等原理进行物体表面的检测。
它广泛应用于半导体、机械加工、电子元件等领域。
它可以进行表面缺陷检测、尺寸测量、外观检查等任务。
四、结论光学测量技术的应用和发展是现代工业生产不可或缺的一部分。
随着科技的不断发展，光学测量技术将不断地向更加可靠、高效、智能化的方向发展。
现代光学测量技术的应用研究
现代光学测量技术的应用研究光学测量技术是利用光学原理和器材进行测量、检测和分析的一种技术。
经过长时间的发展，现代光学测量技术已经成为工业生产、科学研究、医学诊断、国防安全等领域必不可少的重要手段。
本文将从三个方面介绍现代光学测量技术的应用研究。
一、光学测量技术在工业生产中的应用研究现代工业生产对于产品尺寸、工艺要求越来越高，而传统的机械测量方法已经难以满足需求。
光学测量技术是一种高精度、高速度、无损伤的测量方法，因此在工业生产中得到了广泛应用。
1.三维数字化设计三维数字化设计是将物理实体转化为数字化模型的过程。
利用光学三维扫描技术可以轻松地获取产品的三维模型，进而进行数字化设计、分析和仿真。
相较于传统的手工测量和CAD建模，光学测量技术提高了模型精度和效率，并且降低了成本和时间。
2.光学检测技术光学检测技术是一种高速、高精度的非接触式检测方法，其不仅可以检测产品表面缺陷和尺寸误差，还可以对物体的形态、色度和光学属性进行检测。
在工业品质控制、精密加工、无损检测等领域应用广泛。
3.激光全息术激光全息术是光学测量技术中的一种新兴技术，其可以将物体的全息图像记录在光敏材料上，并能进行3D影像的重建。
在军事兵器、汽车、航天、医学等领域的应用前景十分广阔。
二、光学测量技术在科学研究中的应用研究科学研究是光学测量技术的主要应用领域之一，因此在物理学、化学、生物学、地质学和天文学等研究领域，光学测量技术也被广泛应用。
1.超光分辨显微镜超光分辨显微镜是另一种新兴的光学测量技术，其可以实现像素级别以下的分辨率。
这项技术在生命科学领域的主要应用方向是细胞形态的研究和细胞膜输运。
2.光学相干断层扫描（OCT）光学相干断层扫描是一种高分辨率、无创伤的成像方法，主要用于人体或动物组织和器官等的非侵入性检测。
这项技术在医学领域的应用主要是眼科疾病的治疗和药物的研究。
三、光学测量技术在文物保护中的应用研究文物保护是一项重要的文化遗产保护工作，而光学测量技术在文物保护中也发挥着重要的作用。
《实验应力分析》近代光测PPT演示课件
(a02 a2 )a ei
+1级衍射波 —— 通过全息底片后与原物光的传播方向一致， 是物光的再现， 构成物体的虚像
息干涉法则是全场测量。 （4）无损检测：不接触测量，贴应变片需要打磨，打磨后
的划痕有损伤会影响强度。
2
§1-1 全息干涉法
一、全息照像
1、普通照像： 底片可感光光的强度——普通照像是记录光强的。 光强与振幅的平方成正比，所以普通照像只能记录物体 光波的振幅。而表征光波的另一个重要的参数相位并没 有被记录下来，因而普通照像只是一个平面像。
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12
3、再现
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用参考光再照干板，则透过底片的光波振幅为：
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a ei a02 a2 a0a [ei( 0 ) ei( ] 0 ) t
[(a02 a2 )a ei a0a2ei0 a0a2ei(2 0 ) ]
光波的波动方程为： u a cos(t 0 ) 用复数表示： u aei( t0 )
u aei(t0 ) a[cos(t 0 ) i sin(t 0 )]
——实数部分表示光波的振动方程
7
I ka2 ——光强
u aei( t0 ) u aei( t0 ) ——共轭复数
u a ei ——参考光
u u0 u a0ei0 a ei ——合成光波
I a2 [a0ei0 a ei ][a0ei0 a ei ] a02 a2 a0a ei( 0 ) a0a ei(0 ) a02 a2 a0a [ei( 0 ) ei( ] 0 )
近代光学测试技术
近代光学测试技术随着激光技术、光波导技术、光电子技术、光纤技术、计算机技术的发展，以及傅里叶光学、现代光学、二元光学和微光学的出现与发展，光学测试技术无论从测试方法、原理、准确度、效率，还是适用的领域范围都得到了巨大的发展，是现在科学技术与社会生产快速发展的重要技术支撑和高新技术之一。
光学测试技术的复杂性随着科学的发展而日渐增加，大量需要处理的数据更加远离使用者的直观感觉。
因此必须发展面向科学实践的、能对现代光学测试技术产生深入的了解其中运用先进的实验手段和方法来开展内燃机缸内燃烧过程的研究，获得缸内燃咦产焰的有关信息(例如温度场·浓度场·速度场)，具有十分重要的学术价值和广阔的应用前景。
内燃机缸内燃烧的光学测试方法是目前最有效的研究手段之一，在国内外得到越来越广泛的运用。
采用这种方法来研究内燃机的燃烧过程，能够进一步加深对燃烧过程的理解，为燃烧系统的评价和改进提供依据，对于指导内燃机燃烧系统的设计，提高内燃机工业整体水平具有重要的现实意义。
在内燃机燃烧的各种光学测试方法中，主要有双色法(Two一ColorMethod)、全息法(Holo脚phMeth-od)、吸收光谱法(Abso甲tionSpeetroseopyMeth-od)、激光诱导荧光法(肠ser一IndueedFluores-cenceSpectroscopy，简称LIF法)、喇曼散射光谱法(RamanSeatteringSpeetroseopy)和相干反斯托克斯光谱法(CoherentAnti一StokesRamanscattering，简称CARS法)等。
这些光学测试方法的应用，使内燃机缸内燃烧的研究向微观化、定量化和可视化方向发展[z]。
双色法双色法是一种传统的测高温的方法。
热辐射是自然界中普遍存在的现象，一切物体，只要其温度高于绝对零度，都要不同程度地产生辐射。
双色法的基本原理在于，通过测量两个波长的发光强度拟合黑体辐射曲线，从而可以推断物体的温度。
哈工大近代光学实验报告
《近代光学创新实验》双曝光全息照相技术介绍院（系）航天学院专业光学工程学生许祯瑜学号1132130123班号213012013年6月双曝光全息照相技术介绍摘要：双曝光全息照相技术是指在拍摄静态全息图曝光过程中，如果拍摄物产生了微小位移（或微小形变），则这张全息图再现时在像的表面上就会产生若干条黑条纹，从而可以根据全息图片再现的物象条纹完成对拍摄物体表面，诸如形变、位移、振动等多种物理量的研究和测量工作。
通过最近几年的发展，全息干涉测量法已经在无损检测、微小位移或振动的监测等领域得到了广泛的应用，成为全息照相技术的一个重要分支。
关键词：激光全息干涉技术；双爆光；测量0 引言双曝光法即在全息光路布局中，用一张全息底片分别对变形前后的物体进行两次全息照相。
这时，物体在变形前后的两个光波波阵面相互重叠，固定在一张全息图中。
如全息图用拍摄时的参考光照明，再现的干涉条纹图即表征物体在两次曝光之间的变形或位移。
双曝光全息干涉法是简单易行的常用方法，可获得高反差的干涉条纹图。
自激光全息术发明以来，激光全息技术的应用领域和范围不断拓展，对相关技术和行业的影响越来越大，尤其是近年来随着激光全息技术与其它学科技术的综合运用，激光全息技术更展现了它的巨大应用前景。
全息干涉测量技术是全息技术应用于实际的最早也是最主要的技术之一，它把普通的干涉测量同全息技术结合起来，有如下特点：(1) 一般干涉测量只可用来测量形状比较简单的高度抛光表面的工件，而全息干涉测量能够对具有任意形状和粗糙表面的三维表面进行测量，精度可达光波波长数量级。
(2) 由于全息图再现的像具有三维性质，故用全息技术就可以通过干涉测量方法从许多不同视角去观察一个形状复杂的物体，一个干涉测量全息图就相当于用一般干涉测量进行的多次观察。
(3) 全息干涉测量可以对一个物体在两个不同时刻的状态进行对比，因而可以探测物体在一段时间内发生的任何改变。
这样，将此一时刻物体与较早时刻的物体本身加以比较，在许多领域的应用中将有很大优点，特别是适用于任意形状和粗糙表面的测量。
近代光学实验总结
近代光学实验心得我们一小组，在石岩老师的带领下，总算将光学实验顺利的完成了。
掐指一算，也有那么好几周，大家都在认真地做完了书上的十四个实验。
在做得过程中，大家不仅加深了对光学的理解，而且也学会了把课堂上的理论课与实践结合的方法，让我们懂得了理论课堂中的非常拗口的问题，因此，对我们的意义也是很大。
我们小组一共六个人，我、贾博、慰宾鹃、李姝妺、黎晴英、谭丽玉。
在一开始做实验，大家都做得很生疏，不是那么顺手。
实验一，光学实验仪器、光路调整与技巧，初调时没有什么问题，但是对细调这步，我们就出现了很大的问题，其一，经过扩束镜，我们的光线无法使之聚焦，，其二，光线度不均匀，在调整过程中，随着远近距离的不同，其光强度总在不停的变化。
最后，经过大家重复几次的努力，我们终于调出来了，按照书上的方法，我们能够调出了离焦、倾斜时的干涉图，还有初级球差、初级慧差、初级像散等现象。
在实验二菲涅耳衍射与针孔滤波实验中，其重点是搞清其原理，其原理图如下。
图1 菲涅耳衍射实验示意图S——点光源a——小孔的直径要求小孔的直径a小于点光源的波长。
点光源经过小孔发生了菲涅耳衍射现象，通过观察观察屏上的衍射条纹的现象，就可以验证菲涅耳衍射现象的产生。
实验三夫琅和费衍射。
在做完了菲涅耳衍射实验后，紧接着做得就是夫琅和费衍射实验。
夫琅和费衍射是光源和观察屏距离衍射屏都相当于无限远情况的衍射，而菲涅耳衍射是观察屏距离衍射屏不是太远时观测到的衍射现象。
因此两者还是有差别的。
其基本原理如下：图2 夫琅和费衍射实验示意图如图2所示，由于实验中观察屏无法做到放在无限远处，因此只要示观察屏距狭缝尽量远就够了。
即只要根据近似条件，观察屏相对而言足够远，便是夫琅和费衍射。
圆孔屏的夫琅和费衍射花样的中心为一亮的圆斑，称为爱里斑，其周围环绕着一些明暗相间的圆环，其亮环的亮度与爱里斑相比要低很多。
这个实验，难点之处，就在于在光路中加入扩束、准直镜后的调节。
为使激光扩束并且准直后照到单缝上，需要调节光路。
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近代光学测试技术
随着激光技术、光波导技术、光电子技术、光纤技术、计算机技术的发展，以及傅里叶光学、现代光学、二元光学和微光学的出现与发展，光学测试技术无论从测试方法、原理、准确度、效率，还是适用的领域范围都得到了巨大的发展，是现在科学技术与社会生产快速发展的重要技术支撑和高新技术之一。
光学测试技术的复杂性随着科学的发展而日渐增加，大量需要处理的数据更加远离使用者的直观感觉。
因此必须发展面向科学实践的、能对现代光学测试技术产生深入的了解
其中运用先进的实验手段和方法来开展内燃机缸内燃烧过程的研究，获得缸内燃咦产焰的有关信息(例如温度场·浓度场·速度场)，具有十分重要的学术价值和广阔的应用前景。
内燃机缸内燃烧的光学测试方法是目前最有效的研究手段之一，在国内外得到越来越广泛的运用。
采用这种方法来研究内燃机的燃烧过程，能够进一步加深对燃烧过程的理解，为燃烧系统的评价和改进提供依据，对于指导内燃机燃烧系统的设计，提高内燃机工业整体水平具有重要的现实意义。
在内燃机燃烧的各种光学测试方法中，主要有双色法(Two一ColorMethod)、全息法(Holo脚phMeth-od)、吸收光谱法(Abso甲tionSpeetroseopyMeth-od)、激光诱导荧光法(肠ser一IndueedFluores-cenceSpectroscopy，简称LIF法)、喇曼散射光谱法(RamanSeatteringSpeetroseopy)和相干反斯托克斯光谱法(CoherentAnti
一StokesRamanscattering，简称CARS法)等。
这些光学测试方法的应用，使内燃机缸内燃烧的研究向微观化、定量化和可视化方向发展[z]。
双色法
双色法是一种传统的测高温的方法。
热辐射是自然界中普遍存在的现象，一切物体，只要其温度高于绝对零度，都要不同程度地产生辐射。
双色法的基本原理在于，通过测量两个波长的发光强度拟合黑体辐射曲线，从而可以推断物体的温度。
与其它测量方法相比较，双色法有以下不足之处：
温度测量值仅是统计平均值，而且得不到温度的空间分布;·试验装置比较复杂，试验结果还必须进行标定;·双色法是利用物质的发射谱测量的，当波长落在红外和可见光波段时，由于与火焰高温辐射谱重叠，使得测量精度受到影响。
全息法
全息照相术是根据物理化学原理，利用光波的干涉现象，在感光底片上同时记录下物光波的振幅和位相，并通过衍射现象再现出物体的立体像，或者说把物体光波重新显示出来。
采用激光全息干涉法，同时与高速摄影机相结合，可以连续记录燃烧室内温度场的变化过程，获得二维温度图像;但是，这种试验装置一般须在减展台上进行，抗震性极差，严重影响其实际使用。
吸收光谱法
吸收光谱法是利用光通过燃烧介质时，介质对光的吸收效应来测量温度和浓度的方法。
激光诱导荧光法(llr)
激光诱导荧光法是一种高灵敏度的检测浓度和温度的方法。
其原理是当激光波长调谐到分子的某两个特定能级时，分子就发生共振并吸收光子能量而激发到高能态，在从高能态返回基态过程中，分子就会发出荧光;荧光用光电倍增管接收，
喇曼散射光谱法
当光通过气体分子时，部分光会被分子散射，并且发生频移
相干反斯托克斯光谱法【CARS)
相干反斯托克斯光谱法的原理为，当两束频率为。
;和。
2的高能激光束聚在一点人射到某一介质中时，如果。
=201一。
2正好是分子的某一共振谱线，且满足非线性光学中的相位匹配条件，那么。
3频率的光会极大地增强。
用这一信号就可以对燃气成分和浓度进行鉴别，这就是cARs法。
综上所述，双色法、全息法、吸收光谱法、激光诱导荧光法(UF)、喇曼散射光谱法和相干反斯托克斯光谱法(CARS)等方法各有特点，在实际应用中，必须根据实际情况，合理选择。
近年来，国外对激光诱导荧光法(LIF)的研究和运用格外活跃，这代表了一种发展趋势，其主要原因在于激光诱导荧光法灵敏度极高，且可获得高空间分辨率的二维图像。
因此，在未来内燃机缸内燃烧测试的方法中，激光诱导荧光法将占据重要的一席，有着广阔的前途。
同时，双色法作为一种传统的测高温的方法，在迅速发展的新技术的带动下，也勃发出新的生机。
最新发展的光纤传像技术和高速图像采集及处理技术与双色法相结合，使得人们可以简便、迅速地获得内燃机燃烧过程的二维温度图像闹，克服了以往传统的方法只能获得空间少数点的温度值，而不能获得二维温度分布的困难。
因而，双色法以其简便易行和对燃烧室本身的影响极小等优越性，也得到广泛应用。
通过对现代光学测试技术的基本原理和实际应用系统的讲授和讨论，是我们了解了现代光学测试技术是发展历史、现状和趋势，建立光学测量的基本概念，掌握现代光学测试技术的基本原理和方法，熟悉常用光电检测系统和仪器，具备近代现代光学测试系统分析和设计的能力。