2024年4月30日发(作者：董婉清)
第愿卷摇第远期
圆园员缘年员圆月摇
摇摇摇摇摇摇摇
摇摇摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇摇
悦澡蚤灶藻泽藻韵责贼蚤糟泽
摇
摇摇摇
摇
灾燥造援愿摇晕燥援远
阅藻糟援圆园员缘
文章编号摇圆园怨缘鄄员缘猿员渊圆园员缘冤园远鄄员园圆园鄄园苑
光场空间相干性的测量方法及比较
董摇磊
渊中国科学院长春光学精密机械与物理研究所袁吉林长春员猿园园猿猿冤
摘要院本文归纳了基于分波前干涉原理的具有代表性的干涉测量方法要要要杨氏双孔干涉法尧逆波前杨氏干涉法和非冗余
孔径阵列干涉测量法袁以及基于分振幅干涉原理的干涉测量方法要要要自参考干涉测量法曰介绍了各种测量方法的工作原
理尧实验配置曰比较了源种测量方法的优缺点袁并给出每种方法的最佳应用领域遥本文结论可为根据对空间相干性测量
的不同要求袁选择合适的测量方法提供初步参考遥
关摇键摇词院空间相干性曰杨氏干涉法曰逆波前杨氏干涉法曰非冗余孔径干涉法曰自参考干涉法
中图分类号院韵源猿远援员曰栽匀远怨员援怨摇摇文献标识码院粤摇摇凿燥蚤院员园援猿苑愿愿辕悦韵援圆园员缘园愿园远援员园圆园
酝藻葬泽怎则藻皂藻灶贼皂藻贼澡燥凿泽燥枣燥责贼蚤糟葬造泽责葬贼蚤葬造
糟燥澡藻则藻灶糟藻葬灶凿贼澡藻蚤则糟燥皂责葬则蚤泽燥灶
渊悦澡葬灶早糟澡怎灶陨灶泽贼蚤贼怎贼藻燥枣韵责贼蚤糟泽袁云蚤灶藻酝葬糟澡蚤灶藻泽葬灶凿孕澡赠泽蚤糟泽袁悦澡蚤灶藻泽藻粤糟葬凿藻皂赠燥枣
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贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿袁则藻增藻则泽藻凿鄄憎葬增藻枣则燥灶贼再燥怎灶早蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿袁灶燥灶则藻凿怎灶凿葬灶贼葬则则葬赠蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿
葬灶凿皂藻葬泽怎则藻皂藻灶贼皂藻贼澡燥凿泽遭葬泽藻凿燥灶葬皂责造蚤贼怎凿藻泽责造蚤贼贼藻凿责则蚤灶糟蚤责造藻泽怎糟澡葬泽泽藻造枣鄄则藻枣藻则藻灶糟蚤灶早蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿援
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粤遭泽贼则葬糟贼院栽澡蚤泽责葬责藻则糟燥灶糟造怎凿藻凿皂藻葬泽怎则藻皂藻灶贼皂藻贼澡燥凿泽遭葬泽藻凿燥灶憎葬增藻枣则燥灶贼泽责造蚤贼贼藻凿责则蚤灶糟蚤责造藻泽怎糟澡葬泽再燥怎灶早蚤灶鄄
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责藻则糟燥怎造凿遭藻怎泽藻凿葬泽藻造藻皂藻灶贼葬则赠早怎蚤凿葬灶糟藻枣燥则凿蚤枣枣藻则藻灶贼凿藻皂葬灶凿泽燥枣泽责葬贼蚤葬造糟燥澡藻则藻灶糟藻皂藻葬泽怎则藻皂藻灶贼贼燥糟澡燥燥泽藻
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灶燥灶则藻凿怎灶凿葬灶贼葬则则葬赠蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿曰泽藻造枣鄄则藻枣藻则藻灶糟蚤灶早蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿
摇摇基金项目院国家高技术研究发展计划渊愿远猿计划冤资助项目渊晕燥援圆园员猿粤粤载载载员园园猿载冤
摇摇收稿日期院圆园员缘鄄园远鄄园怨曰修订日期院圆园员缘鄄园苑鄄圆猿
杂怎责责燥则贼藻凿遭赠晕葬贼蚤燥灶葬造匀蚤早澡鄄贼藻糟澡砸驭阅孕则燥早则葬皂燥枣悦澡蚤灶葬渊晕燥援圆园员猿粤粤载载载员园园猿载冤
第远期摇摇摇摇摇摇摇
董摇磊院光场空间相干性的测量方法及比较
员园圆员
员摇引摇言
摇
干性
摇光场的相干性主要包含时间相干性和空间相
遥时间相干性指的是通过空间中某一固定点
的两个光波列的相关程度袁即它们通过这一点时
最长能有多少时间是相干的遥空间相干性是指两
个空间点光振动的相关程度袁也就是说在任一时
刻来自空间中这两点的光振动是否有固定的相位
关系遥严格来说袁空间相干性与时间相干性不能
完全分离袁比如空间两点离光源的距离不同袁存在
光程差袁则光源的时间相干性对应的波列长度大
于该光程差时才能够体现两点的空间相干性遥本
文所说的空间相干性指的是横向空间相干性袁即
空间两点离光源的距离近似相等袁这样光源的时
间相干性的影响可以忽略遥光场的空间相干性往
往与光源本身的横向相干性尧光源形状和光束路
径上介质的特性有关遥所以借助测量光场的空间
相关性渊横向相干长度冤可以获得光源或者大气
的某些特性遥比如迈克耳逊恒星干涉仪就是通过
测量两点间的横向相干长度估计恒星的角直
径
咱员鄄猿暂
光场的横向相干性来解决
袁再如汤姆孙鄄沃尔夫衍射计也是利用测量
载射线的结构分析问
题遥同时随着激光远距离干涉测量和成像技术的
发展袁需要获得相干性较为理想的波面作为参考
波面
咱源鄄远暂
畸变并且相干性产生不同程度的下降
遥而激光经过大气湍流传输后
袁
袁
这不利于
波面发生
光学外差链路的建立袁并且会导致所传递的光学
图像质量不同程度地下降遥为了实现良好的光信
息传输尧干涉测量和成像等方面的应用袁需要准确
获得波面横向相干性信息袁从而可以通过一定的
方法补偿非目标引起的相干性退化袁进而可以实
现对目标精确可靠的干涉测量和成像遥值得注意
的是袁在通过测量光场的空间相关性精确获得光
源或者大气的某些特性时袁需要对测量对象之外
的因素进行校准与标定袁这样才能保证测量结果
的准确可靠遥
目前精确测量光波横截面内任意两点间的相
关性即光场空间相干性的方法有很多种袁大致可
分成两大类院基于分波前干涉的测量方法和基于
分振幅干涉的测量方法遥基于分波前干涉原理的
具有代表性的干涉测量方法主要包括最基础的杨
氏双孔干涉仪尧逆波前杨氏干涉仪和非冗余孔径
阵列干涉测量法遥而基于分振幅干涉原理的干涉
测量方法主要是自参考干涉测量法遥
本文介绍几种主要干涉测量方法的原理尧实
现方法及所需主要器件曰比较上述方法的优缺点
和可行难易程度曰最后给出不同应用条件下的选
择标准遥本文可作为根据应用需求和现有条件选
择测量光场空间相干性方法的参考遥
圆摇杨氏双孔干涉法
摇
明光可以发生干涉
摇员愿园员年袁杨氏渊
遥
栽澡燥皂葬泽
为了更好地测量波面横向任
再燥怎灶早冤的双缝实验证
意两点之间的相干性袁可以将双缝换成双孔袁这样
就产生了杨氏双孔干涉法
咱苑暂
袁如图员所示遥
图员摇杨氏双孔干涉法
云蚤早援员摇再燥怎灶早蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿遭赠贼憎燥澡燥造藻泽
圆援员摇测量原理
一般情况下袁光源发出的光场为部分相干的袁
为了便于分析光场的空间相干性袁引入互相干函
数和复相干度的概念遥两孔在观察屏上的光场的
互相干函数可表示为院祝
和耘
员圆
越掖耘
员
窑耘
鄢
圆
业袁其中耘
员
场矢量的大小
圆
分别为孔杂
袁鄢
员
和杂
表示取复共轭
圆
单独在观察屏上产生的光
袁约跃为统计平
均遥复相干度为归一化的互相干函数院滋
渊陨
员圆
越祝
员圆
辕
员
陨
圆
冤
员辕圆
袁其中陨
员
和陨
圆
分别为孔杂
员
和杂
察屏上产生的光强的大小遥观察屏上的光强分布
圆
单独在观
可表示为院
摇
陨越陨
员
垣陨
圆
垣圆陨
员
陨
圆
砸藻渊滋
员圆
冤援渊员冤
值
摇
袁葬则早渊
令滋
滋
员圆
越渣滋
员圆
渣藻曾责咱躁葬则早渊滋
员圆
冤暂袁其中渣滋
员圆
渣为模
陨越陨
员圆
冤为复角
陨
袁则式渊员冤可变换成院
圆
垣陨
圆
垣圆
员
陨
圆
渣滋
员圆
渣糟燥泽咱葬则早渊滋
员圆
冤暂援渊圆冤
员园圆圆
摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇
第愿卷
摇
摇摇干涉条纹可见度定义式为
咱员暂
灾越渊陨
院
式中袁陨
皂葬曾
原陨
皂蚤灶
冤辕渊陨
皂葬曾
垣陨
皂蚤灶
冤袁渊猿冤
渊圆冤
皂葬曾
和陨
皂蚤灶
分别为最大和最小光强遥将式
值之间的关系
代入式渊猿冤
院
可得到条纹可见度与复相干度模
摇摇当陨
灾越圆陨
圆
陨
圆
渣滋
员圆
渣辕渊陨
员
垣陨
圆
冤援渊源冤
员
越陨
圆
时袁式渊源冤可简化为院
摇
灾越渣滋
员圆
渣援渊缘冤
待测波面上任意两点间的相干性
摇通过测量观察屏上干涉条纹的可见度可得知
袁比如灾越员表示
待测波面上两点是完全相干的袁而灾越园表示完全
不相干遥
圆援圆摇实现方法和所需主要器件
杨氏双孔干涉仪实现方法比较简单袁按照图员
搭建光路即可遥所需主要器件为开有距离为凿的
两孔的遮光板袁观察白板或者悦悦阅相机遥在实验
过程中尽量保持光源和观测条纹分别位于两孔的
中心平分轴线上袁其目的是消除时间相干性的干
扰袁干涉条纹可见度主要体现波面的空间相干性遥
两个孔的形状和大小尽量保持相等袁避免两孔产
生的光强不同对干涉条纹对比度的影响遥由于小
孔产生的为球面波袁两个小孔在观察屏上形成的
干涉条纹为弯曲的条纹遥为了方便测量条纹的可
见度袁可以在小孔的后面放置会聚透镜渊如图员
所示冤袁小孔位于会聚透镜的物方焦面袁则小孔发
出的球面波经过透镜后变换为平面波袁在观察屏
上形成平行的干涉条纹遥
猿摇逆波前杨氏干涉法
摇
的基础上经过改进得到的
摇逆波前杨氏干涉法
咱愿暂
是在经典杨氏干涉法
袁结构示意图如图圆所
示遥
猿援员摇基本原理
利用分束棱镜产生两个光场分布相反的平行
光束遥分束棱镜后放置遮光板袁遮光板上开两个
针孔遥当两针孔对称分布在两个反向光场中时可
以测量两点的相干性遥当入射光束相对棱镜横向
平移时袁可以利用该固定间距的双孔测量两个反
向光场中任意两个对称位置处的光场相干性遥当
该双孔相对棱镜横向平移时袁可以测量两个反向
图圆摇逆波前杨氏干涉法
云蚤早援圆摇砸藻增藻则泽藻凿鄄憎葬增藻枣则燥灶贼再燥怎灶早蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿
光场中任意两个非对称位置处的光场相干性遥
测量原理和杨氏干涉法相同袁仍然利用双孔
干涉的条纹可见度表示波面上任意两点的相干
性袁具体分析见圆援员节内容遥
猿援圆摇实现方法和所需主要器件
该方法所需主要器件为分光棱镜和带有固定
间距双孔的遮光板遥入射光束应保证平行于棱镜
的分光面袁这样经过棱镜分光后的两出射光束才
能保证是平行的袁从而确保双孔获取的为同一波
面内的两点遥分光棱镜应为保偏等强度分光棱
镜袁保证两出射光束的偏振态相同并且光强相等袁
避免偏振态和光强的差异影响干涉条纹的可见
度袁使可见度只反映两点的横向相干性遥这里需
要两个精密平移台实现入射光相对分光棱镜的横
向移动和双孔相对分光棱镜的横向移动遥在移动
过程中尽量避免旋转袁从而保证双孔获取的为同
一波面内的两点遥
源摇非冗余孔径法
个开有非冗余孔径阵列的遮光板获得干涉图
摇摇该方法也是基于经典的杨氏干涉法袁利用一
袁然
后利用傅里叶变换同时获得光源横截面内的相干
性分布
咱怨暂
图猿和图
袁
源
非冗余孔径阵列和实验示意图分别如
所示遥图猿中上行子图为孔径阵列袁
下行子图为孔径阵列的自相关遥
源援员摇基本原理
非冗余孔径阵列应满足下述两个假设院渊员冤
每个孔径的直径均远小于待测光场的相干区域曰
渊圆冤
根据
每个孔径内的振幅和相位的变化可以忽略
酝藻躁蚤葬和郧燥灶扎葬造藻扎的结论
咱员园暂
袁非冗余孔径阵
遥
第远期摇摇摇摇摇摇摇
董摇磊院光场空间相干性的测量方法及比较
员园圆猿
图猿摇猿种不同的非冗余孔径阵列布局
云蚤早援猿摇栽澡则藻藻
则葬赠皂藻贼澡燥凿
凿蚤枣枣藻则藻灶贼凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶泽燥枣灶燥灶则藻凿怎灶凿葬灶贼葬则鄄
图源摇非冗余孔径法实验示意图
云蚤早援源摇耘曾责藻则蚤皂藻灶贼葬造
皂藻贼澡燥凿
泽糟澡藻皂藻燥枣灶燥灶则藻凿怎灶凿葬灶贼葬则则葬赠
列产生的远场干涉图的傅里叶变换可以写为院
陨
耀
渊则冤越撰渊则冤茚喳
鄱
晕
灶越员
陨
灶
啄渊则冤垣
灶
鄱
晕
越皂垣员
鄱
晕原员
皂越员
陨
灶
陨
皂
咱滋
灶皂
啄渊则原渊则
滋
鄢
则
灶
原则
皂
冤冤垣
灶皂
啄渊则垣渊
灶
原则
式中袁则表示傅里叶变换平面内的位置矢量
皂
冤暂札袁
袁撰
渊远冤
渊则冤
表示孔径形状函数的自相关袁陨
灶
表示光场在第灶
个孔径处的光强袁滋
灶皂
表示相应孔径对渊灶袁皂冤的复
空间相干度袁茚表示卷积运算遥
如果知道每个孔径的光强陨
灶
和干涉图的傅里
叶变换中尖峰的复振幅糟
躁
越渣糟
躁
渣藻曾责渊蚤渍
躁
获得非冗余孔径阵列内任意一对孔径之间的空间
冤袁就可以
渊
相干
渣糟
性遥该空间相干性可以表示
躁
渣杂
园
冤辕渊渣糟
园
渣杂
躁
冤袁其中杂
园
越鄱陨
灶
袁
为
杂
院渣滋
躁
渣越
躁
越鄱鄱
陨
灶
陨
皂
利用图
袁渣糟
园
渣为中心尖峰的模
猿渊糟冤所示的非冗余孔径阵列测量半
遥
导体激光渊远猿缘灶皂袁园郾远皂宰冤的横向相干性袁远场
干涉图和对应的傅里叶变换图如图缘所示遥由干
涉图的傅里叶变换谱计算得到的激光横截面内的
相干性分布如图远所示遥
图缘摇干涉图和傅里叶变换图
云蚤早援缘摇陨灶贼藻则枣藻则燥早则葬皂葬灶凿云燥怎则蚤藻则泽责藻糟贼则怎皂
图远摇横截面内的相干性分布
云蚤早援远摇悦燥澡藻则藻灶糟藻凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶蚤灶糟则燥泽泽泽藻糟贼蚤燥灶
源援圆摇实现方法和所需主要器件
非冗余孔径法需要关键的器件为非冗余孔径
阵列遥该阵列应保证每个孔径的形状和尺寸尽量
相同袁并且确保阵列中任意一对孔径相应的距离
矢量均是唯一的遥非冗余孔径阵列的前面放置透
镜袁将入射激光扩束袁使扩术后光束完全覆盖阵
列遥非冗余孔径阵列的后面放置透镜袁使阵列的
远场干涉图位于透镜的后焦面袁在该位置处放置
悦悦阅即可对干涉图成像遥
缘摇自参考干涉法
摇摇自参考干涉法
咱员员鄄员圆暂
利用分光棱镜将一束光
分成两束袁这两束光分别按两个相反的方向在三
角形光路中传播袁然后再次通过同一个分光棱镜
合成一束光袁经过后续的光学系统成像在悦悦阅靶
面遥在三角形光路中插入平行平板袁通过调节平
行平板的旋转角实现两束光中心横向距离的变
化袁可得到两束光的相关场遥实验示意图如图苑
所示遥
员园圆源
摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇
第愿卷
摇
图苑摇自参考干涉法实验示意图
云蚤早援苑摇耘曾责藻则蚤皂藻灶贼葬造泽糟澡藻皂藻燥枣泽藻造枣鄄则藻枣藻则藻灶糟蚤灶早皂藻贼澡燥凿
缘援员摇基本原理
通过三角形光路产生两路重合光场袁该光场
分布与待测光源的光场分布相同遥利用平行平板
的旋转实现两路光场的横向平移袁由于两路光场
分布是相同的袁该过程相当于计算光源光场的自
相关遥光场相干函数可表示为院
祝渊曾袁曾忆冤越掖怎渊曾冤窑怎
鄢
式中袁怎渊曾冤和怎
鄢
量渊设两路光场偏振方向相同
渊曾忆冤分别表示两路光场的光矢
渊曾忆冤业袁渊苑冤
袁光矢量可以用标
量表示冤和光矢量的复共轭遥由式渊苑冤计算得到
的互相干函数为复数袁包含实部和虚部两部分遥
利用自参考干涉法可以获得互相干函数的实部和
虚部袁从而计算出光场的互相干函数遥
测量互相干函数的实部时袁三角形光路中的
员
悦悦阅
辕源和员辕圆波片的快轴平行于光场的偏振方向遥
陨
探测器获得的干涉光场分布可以表示为
咱缘暂
赠
赠袁
原
泽冤
泽辕圆冤
越祝
垣
渊
圆窑砸藻
赠垣泽辕圆袁
祝渊
赠
赠
垣
垣
泽
泽
辕圆冤
辕圆袁赠
垣
原
祝
泽
渊
辕
赠
圆冤
原
袁
泽辕圆袁
院
凿藻贼
渊
渊愿冤
式中袁赠表示悦悦阅探测器上的坐标袁等于目标场
坐标曾与会聚镜放大率的乘积遥泽表示两路光场
的剪切距离渊横向平移距离冤遥砸藻表示取实部遥
测量在不同剪切距离泽下的干涉光场陨
就可以计算出互相干函数的实部遥
凿藻贼
渊赠曰泽冤袁
测量互相干函数的虚部时袁三角形光路中的
员
测器获得的干涉光场分布可以表示为
辕圆波片的快轴旋转源缘毅遥按照这种配置
院
袁悦悦阅探
陨
凿藻贼
渊
赠
赠袁
原
泽冤
泽辕圆冤
越祝
垣
渊
圆窑陨皂
赠垣泽辕圆袁
祝渊
赠
赠
垣
垣
泽
泽
辕
辕
圆冤
圆袁赠
垣
原
祝
泽
渊
辕
赠
圆冤
原
袁
泽辕圆袁
渊怨冤
式中袁陨皂表示取虚部遥
由实部和虚部可以组成互相干函数的完整表
达式袁根据表达式可以计算光场的积分相干度
性
渊整体相干度
遥积分相干度的表达式为
冤袁该相干度代表光场的整体相干
院
园臆滋越
乙
渊
乙乙
凿曾凿曾忆渣祝渊曾袁曾忆冤渣
圆
冤辕
咱凿曾祝渊曾袁曾冤暂
圆
臆员袁渊员园冤
式中袁滋代表积分相干度遥滋约员表示部分相干
场袁滋越员表示完全相干场遥利用该方法测量得到
的完全相干场和部分相干场的互相干函数的模值
分布如图愿所示遥
图愿摇完全相干场和部分相干场的模值分布
云蚤早援愿摇酝燥凿怎造怎泽
葬灶凿责葬则贼蚤葬造
凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶
糟燥澡藻则藻灶贼枣蚤藻造凿
燥枣糟燥皂责造藻贼藻凿糟燥澡藻则藻灶贼枣蚤藻造凿
缘援圆摇实现方法和所需主要器件
该方法所需的主要器件为保偏分光棱镜尧员辕圆
和员辕源波片以及平行平板遥为了方便光路的搭
建袁可以先搭建三角形光路渊不插入波片和平行
平板冤遥在将三角形光路中正反向传播的光束调
整重合后袁放入波片和平行平板遥利用平行平板
的方位和俯仰旋转实现两重合光束的横向二维平
移袁从而可获得光场互相干函数的二维分布遥
远摇源种干涉测量方法的比较
摇
点是简单直观
摇杨氏双孔干涉法是最经典的方法
袁只需要开有两孔的遮光板就可以
袁最大的优
测量任意两点的空间相干性遥缺点是针孔尺寸应
小于待测光场的相干区域袁如果是近非相干场袁相
干区域很小袁则需要开很小的针孔袁一方面小针孔
不容易获得袁另一方面小针孔的透射光场很弱袁容
易受到杂光影响袁并且干涉场不容易被悦悦阅探
第远期摇摇摇摇摇摇摇
董摇磊院光场空间相干性的测量方法及比较
员园圆缘
测遥另一个缺点是该方法只能获得有限离散间距
的两点之间的相干性袁并且离散间距的种类越多
需要越多的开有双孔的遮光板袁每次测量选择一
种遮光板袁整体测量时间很长遥该方法适用于空
间相干性的初步定量测量或者两个小区域间的空
间相干性的综合测量遥
逆波前杨氏干涉法是杨氏双孔干涉法的改进
版遥优点是利用分光棱镜相对入射光束和开双孔
遮光板的平移运动实现任意连续间距的两点之间
的相干性测量遥因为是基于杨氏双孔干涉法袁故
该方法也无法避免杨氏干涉法的第一个缺点遥第
二个缺点是受限于分光棱镜的尺寸袁入射光束的
直径较细袁故要求双孔尺寸较小并要求有较高的
平移精度遥该方法适用于位置连续变化的两个小
区域的空间相干性的定量测量袁小区域的口径受
限于遮光板上所开双孔的口径遥
非冗余孔径法也是杨氏双孔干涉法的改进
版遥优点是通过一个非冗余孔径阵列可以同时测
量多种间距的两点之间的相干性袁不需要平移和
旋转机构袁测量时间短遥该方法同样具有杨氏干
涉法的第一个缺点遥第二个缺点与杨氏双孔干涉
法类似袁也是只能测量离散间距的两点之间的相
干性遥该方法适用于快速测量具有代表性的几个
小区域之间的空间相干性袁小区域的口径仍受限
于遮光板上所开双孔的口径遥
自参考干涉法的优点为可以测量任意连续间
距的两点之间的相干性袁由于不利用双孔袁所以该
方法不具有杨氏双孔干涉法的第一个缺点遥该方
法的主要缺点是需要的元器件较多袁光路搭建和
测量过程复杂袁整体测量时间较长遥该方法适用
于任意两点渊测量区域的尺寸受限于悦悦阅像元尺
寸袁比前猿种方法的尺寸小很多冤间的空间相干
性的定量测量遥源
种干涉测量方法的比较结果如
表员所示遥
表员摇源种干涉测量方法的比较
栽葬遭援员摇悦燥皂责葬则蚤泽燥灶燥枣枣燥怎则蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿泽
测量方法
杨氏双孔干涉法
逆波前杨氏干涉法
非冗余孔径法
自参考干涉法
优点
简单直观
测量任意连续间距两点的相干性
同时测量多种间距的两点的相干性
测量任意连续间距的两点的相干性
缺点
针孔尺寸不能任意小曰只能测量有限离散间距两点的相干性
针孔尺寸不能任意小曰要求较小的双孔尺寸和较高的平移精度
针孔尺寸不能任意小曰只能测量有限离散间距两点的相干性
光路搭建和测量过程复杂袁整体测量时间较长
苑摇结摇论
摇摇本文归纳了光场空间相干性的源种主要测量
方法院杨氏双孔干涉法尧逆波前杨氏干涉法尧非冗
余孔径阵列干涉测量法和自参考干涉测量法遥通
过比较这几种测量方法的优缺点袁给出每种方法
的最佳应用领域遥杨氏双孔干涉法适用于空间相
参考文献院
干性的初步定量测量或者两个小区域间的空间相
干性的综合测量遥逆波前杨氏干涉法适用于位置
连续变化的两个小区域的空间相干性的定量测
量遥非冗余孔径法适用于快速测量具有代表性的
几个小区域之间的空间相干性遥自参考干涉法适
用于任意两点渊测量区域的尺寸比前猿种方法的
尺寸小很多冤间的空间相干性的定量测量遥
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第愿卷
摇
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作者简介院
渊圆员冤院员苑愿猿鄄员苑愿缘援
圆园园苑袁圆苑猿院源圆愿–源猿源援
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耘鄄皂葬蚤造院灶燥凿藻责则藻泽泽蚤燥灶岳员圆远援糟燥皂
董摇磊渊员怨愿圆要冤袁男袁山东济宁人袁硕士袁助理研究员袁主要从事傅里叶光学和激光技术等方面的研究遥
2024年4月30日发(作者：董婉清)
第愿卷摇第远期
圆园员缘年员圆月摇
摇摇摇摇摇摇摇
摇摇摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇摇
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摇
摇摇摇
摇
灾燥造援愿摇晕燥援远
阅藻糟援圆园员缘
文章编号摇圆园怨缘鄄员缘猿员渊圆园员缘冤园远鄄员园圆园鄄园苑
光场空间相干性的测量方法及比较
董摇磊
渊中国科学院长春光学精密机械与物理研究所袁吉林长春员猿园园猿猿冤
摘要院本文归纳了基于分波前干涉原理的具有代表性的干涉测量方法要要要杨氏双孔干涉法尧逆波前杨氏干涉法和非冗余
孔径阵列干涉测量法袁以及基于分振幅干涉原理的干涉测量方法要要要自参考干涉测量法曰介绍了各种测量方法的工作原
理尧实验配置曰比较了源种测量方法的优缺点袁并给出每种方法的最佳应用领域遥本文结论可为根据对空间相干性测量
的不同要求袁选择合适的测量方法提供初步参考遥
关摇键摇词院空间相干性曰杨氏干涉法曰逆波前杨氏干涉法曰非冗余孔径干涉法曰自参考干涉法
中图分类号院韵源猿远援员曰栽匀远怨员援怨摇摇文献标识码院粤摇摇凿燥蚤院员园援猿苑愿愿辕悦韵援圆园员缘园愿园远援员园圆园
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葬灶凿皂藻葬泽怎则藻皂藻灶贼皂藻贼澡燥凿泽遭葬泽藻凿燥灶葬皂责造蚤贼怎凿藻泽责造蚤贼贼藻凿责则蚤灶糟蚤责造藻泽怎糟澡葬泽泽藻造枣鄄则藻枣藻则藻灶糟蚤灶早蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿援
燥凿泽憎藻则藻糟燥皂责葬则藻凿袁葬灶凿贼澡藻灶贼澡藻遭藻泽贼葬责责造蚤藻凿枣蚤藻造凿燥枣藻葬糟澡皂藻贼澡燥凿憎葬泽责怎贼枣燥则憎葬则凿援栽澡藻糟燥灶糟造怎泽蚤燥灶燥枣贼澡蚤泽责葬鄄
责则燥责藻则皂藻贼澡燥凿泽援
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灶燥灶则藻凿怎灶凿葬灶贼葬则则葬赠蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿曰泽藻造枣鄄则藻枣藻则藻灶糟蚤灶早蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿
摇摇基金项目院国家高技术研究发展计划渊愿远猿计划冤资助项目渊晕燥援圆园员猿粤粤载载载员园园猿载冤
摇摇收稿日期院圆园员缘鄄园远鄄园怨曰修订日期院圆园员缘鄄园苑鄄圆猿
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第远期摇摇摇摇摇摇摇
董摇磊院光场空间相干性的测量方法及比较
员园圆员
员摇引摇言
摇
干性
摇光场的相干性主要包含时间相干性和空间相
遥时间相干性指的是通过空间中某一固定点
的两个光波列的相关程度袁即它们通过这一点时
最长能有多少时间是相干的遥空间相干性是指两
个空间点光振动的相关程度袁也就是说在任一时
刻来自空间中这两点的光振动是否有固定的相位
关系遥严格来说袁空间相干性与时间相干性不能
完全分离袁比如空间两点离光源的距离不同袁存在
光程差袁则光源的时间相干性对应的波列长度大
于该光程差时才能够体现两点的空间相干性遥本
文所说的空间相干性指的是横向空间相干性袁即
空间两点离光源的距离近似相等袁这样光源的时
间相干性的影响可以忽略遥光场的空间相干性往
往与光源本身的横向相干性尧光源形状和光束路
径上介质的特性有关遥所以借助测量光场的空间
相关性渊横向相干长度冤可以获得光源或者大气
的某些特性遥比如迈克耳逊恒星干涉仪就是通过
测量两点间的横向相干长度估计恒星的角直
径
咱员鄄猿暂
光场的横向相干性来解决
袁再如汤姆孙鄄沃尔夫衍射计也是利用测量
载射线的结构分析问
题遥同时随着激光远距离干涉测量和成像技术的
发展袁需要获得相干性较为理想的波面作为参考
波面
咱源鄄远暂
畸变并且相干性产生不同程度的下降
遥而激光经过大气湍流传输后
袁
袁
这不利于
波面发生
光学外差链路的建立袁并且会导致所传递的光学
图像质量不同程度地下降遥为了实现良好的光信
息传输尧干涉测量和成像等方面的应用袁需要准确
获得波面横向相干性信息袁从而可以通过一定的
方法补偿非目标引起的相干性退化袁进而可以实
现对目标精确可靠的干涉测量和成像遥值得注意
的是袁在通过测量光场的空间相关性精确获得光
源或者大气的某些特性时袁需要对测量对象之外
的因素进行校准与标定袁这样才能保证测量结果
的准确可靠遥
目前精确测量光波横截面内任意两点间的相
关性即光场空间相干性的方法有很多种袁大致可
分成两大类院基于分波前干涉的测量方法和基于
分振幅干涉的测量方法遥基于分波前干涉原理的
具有代表性的干涉测量方法主要包括最基础的杨
氏双孔干涉仪尧逆波前杨氏干涉仪和非冗余孔径
阵列干涉测量法遥而基于分振幅干涉原理的干涉
测量方法主要是自参考干涉测量法遥
本文介绍几种主要干涉测量方法的原理尧实
现方法及所需主要器件曰比较上述方法的优缺点
和可行难易程度曰最后给出不同应用条件下的选
择标准遥本文可作为根据应用需求和现有条件选
择测量光场空间相干性方法的参考遥
圆摇杨氏双孔干涉法
摇
明光可以发生干涉
摇员愿园员年袁杨氏渊
遥
栽澡燥皂葬泽
为了更好地测量波面横向任
再燥怎灶早冤的双缝实验证
意两点之间的相干性袁可以将双缝换成双孔袁这样
就产生了杨氏双孔干涉法
咱苑暂
袁如图员所示遥
图员摇杨氏双孔干涉法
云蚤早援员摇再燥怎灶早蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿遭赠贼憎燥澡燥造藻泽
圆援员摇测量原理
一般情况下袁光源发出的光场为部分相干的袁
为了便于分析光场的空间相干性袁引入互相干函
数和复相干度的概念遥两孔在观察屏上的光场的
互相干函数可表示为院祝
和耘
员圆
越掖耘
员
窑耘
鄢
圆
业袁其中耘
员
场矢量的大小
圆
分别为孔杂
袁鄢
员
和杂
表示取复共轭
圆
单独在观察屏上产生的光
袁约跃为统计平
均遥复相干度为归一化的互相干函数院滋
渊陨
员圆
越祝
员圆
辕
员
陨
圆
冤
员辕圆
袁其中陨
员
和陨
圆
分别为孔杂
员
和杂
察屏上产生的光强的大小遥观察屏上的光强分布
圆
单独在观
可表示为院
摇
陨越陨
员
垣陨
圆
垣圆陨
员
陨
圆
砸藻渊滋
员圆
冤援渊员冤
值
摇
袁葬则早渊
令滋
滋
员圆
越渣滋
员圆
渣藻曾责咱躁葬则早渊滋
员圆
冤暂袁其中渣滋
员圆
渣为模
陨越陨
员圆
冤为复角
陨
袁则式渊员冤可变换成院
圆
垣陨
圆
垣圆
员
陨
圆
渣滋
员圆
渣糟燥泽咱葬则早渊滋
员圆
冤暂援渊圆冤
员园圆圆
摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇
第愿卷
摇
摇摇干涉条纹可见度定义式为
咱员暂
灾越渊陨
院
式中袁陨
皂葬曾
原陨
皂蚤灶
冤辕渊陨
皂葬曾
垣陨
皂蚤灶
冤袁渊猿冤
渊圆冤
皂葬曾
和陨
皂蚤灶
分别为最大和最小光强遥将式
值之间的关系
代入式渊猿冤
院
可得到条纹可见度与复相干度模
摇摇当陨
灾越圆陨
圆
陨
圆
渣滋
员圆
渣辕渊陨
员
垣陨
圆
冤援渊源冤
员
越陨
圆
时袁式渊源冤可简化为院
摇
灾越渣滋
员圆
渣援渊缘冤
待测波面上任意两点间的相干性
摇通过测量观察屏上干涉条纹的可见度可得知
袁比如灾越员表示
待测波面上两点是完全相干的袁而灾越园表示完全
不相干遥
圆援圆摇实现方法和所需主要器件
杨氏双孔干涉仪实现方法比较简单袁按照图员
搭建光路即可遥所需主要器件为开有距离为凿的
两孔的遮光板袁观察白板或者悦悦阅相机遥在实验
过程中尽量保持光源和观测条纹分别位于两孔的
中心平分轴线上袁其目的是消除时间相干性的干
扰袁干涉条纹可见度主要体现波面的空间相干性遥
两个孔的形状和大小尽量保持相等袁避免两孔产
生的光强不同对干涉条纹对比度的影响遥由于小
孔产生的为球面波袁两个小孔在观察屏上形成的
干涉条纹为弯曲的条纹遥为了方便测量条纹的可
见度袁可以在小孔的后面放置会聚透镜渊如图员
所示冤袁小孔位于会聚透镜的物方焦面袁则小孔发
出的球面波经过透镜后变换为平面波袁在观察屏
上形成平行的干涉条纹遥
猿摇逆波前杨氏干涉法
摇
的基础上经过改进得到的
摇逆波前杨氏干涉法
咱愿暂
是在经典杨氏干涉法
袁结构示意图如图圆所
示遥
猿援员摇基本原理
利用分束棱镜产生两个光场分布相反的平行
光束遥分束棱镜后放置遮光板袁遮光板上开两个
针孔遥当两针孔对称分布在两个反向光场中时可
以测量两点的相干性遥当入射光束相对棱镜横向
平移时袁可以利用该固定间距的双孔测量两个反
向光场中任意两个对称位置处的光场相干性遥当
该双孔相对棱镜横向平移时袁可以测量两个反向
图圆摇逆波前杨氏干涉法
云蚤早援圆摇砸藻增藻则泽藻凿鄄憎葬增藻枣则燥灶贼再燥怎灶早蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿
光场中任意两个非对称位置处的光场相干性遥
测量原理和杨氏干涉法相同袁仍然利用双孔
干涉的条纹可见度表示波面上任意两点的相干
性袁具体分析见圆援员节内容遥
猿援圆摇实现方法和所需主要器件
该方法所需主要器件为分光棱镜和带有固定
间距双孔的遮光板遥入射光束应保证平行于棱镜
的分光面袁这样经过棱镜分光后的两出射光束才
能保证是平行的袁从而确保双孔获取的为同一波
面内的两点遥分光棱镜应为保偏等强度分光棱
镜袁保证两出射光束的偏振态相同并且光强相等袁
避免偏振态和光强的差异影响干涉条纹的可见
度袁使可见度只反映两点的横向相干性遥这里需
要两个精密平移台实现入射光相对分光棱镜的横
向移动和双孔相对分光棱镜的横向移动遥在移动
过程中尽量避免旋转袁从而保证双孔获取的为同
一波面内的两点遥
源摇非冗余孔径法
个开有非冗余孔径阵列的遮光板获得干涉图
摇摇该方法也是基于经典的杨氏干涉法袁利用一
袁然
后利用傅里叶变换同时获得光源横截面内的相干
性分布
咱怨暂
图猿和图
袁
源
非冗余孔径阵列和实验示意图分别如
所示遥图猿中上行子图为孔径阵列袁
下行子图为孔径阵列的自相关遥
源援员摇基本原理
非冗余孔径阵列应满足下述两个假设院渊员冤
每个孔径的直径均远小于待测光场的相干区域曰
渊圆冤
根据
每个孔径内的振幅和相位的变化可以忽略
酝藻躁蚤葬和郧燥灶扎葬造藻扎的结论
咱员园暂
袁非冗余孔径阵
遥
第远期摇摇摇摇摇摇摇
董摇磊院光场空间相干性的测量方法及比较
员园圆猿
图猿摇猿种不同的非冗余孔径阵列布局
云蚤早援猿摇栽澡则藻藻
则葬赠皂藻贼澡燥凿
凿蚤枣枣藻则藻灶贼凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶泽燥枣灶燥灶则藻凿怎灶凿葬灶贼葬则鄄
图源摇非冗余孔径法实验示意图
云蚤早援源摇耘曾责藻则蚤皂藻灶贼葬造
皂藻贼澡燥凿
泽糟澡藻皂藻燥枣灶燥灶则藻凿怎灶凿葬灶贼葬则则葬赠
列产生的远场干涉图的傅里叶变换可以写为院
陨
耀
渊则冤越撰渊则冤茚喳
鄱
晕
灶越员
陨
灶
啄渊则冤垣
灶
鄱
晕
越皂垣员
鄱
晕原员
皂越员
陨
灶
陨
皂
咱滋
灶皂
啄渊则原渊则
滋
鄢
则
灶
原则
皂
冤冤垣
灶皂
啄渊则垣渊
灶
原则
式中袁则表示傅里叶变换平面内的位置矢量
皂
冤暂札袁
袁撰
渊远冤
渊则冤
表示孔径形状函数的自相关袁陨
灶
表示光场在第灶
个孔径处的光强袁滋
灶皂
表示相应孔径对渊灶袁皂冤的复
空间相干度袁茚表示卷积运算遥
如果知道每个孔径的光强陨
灶
和干涉图的傅里
叶变换中尖峰的复振幅糟
躁
越渣糟
躁
渣藻曾责渊蚤渍
躁
获得非冗余孔径阵列内任意一对孔径之间的空间
冤袁就可以
渊
相干
渣糟
性遥该空间相干性可以表示
躁
渣杂
园
冤辕渊渣糟
园
渣杂
躁
冤袁其中杂
园
越鄱陨
灶
袁
为
杂
院渣滋
躁
渣越
躁
越鄱鄱
陨
灶
陨
皂
利用图
袁渣糟
园
渣为中心尖峰的模
猿渊糟冤所示的非冗余孔径阵列测量半
遥
导体激光渊远猿缘灶皂袁园郾远皂宰冤的横向相干性袁远场
干涉图和对应的傅里叶变换图如图缘所示遥由干
涉图的傅里叶变换谱计算得到的激光横截面内的
相干性分布如图远所示遥
图缘摇干涉图和傅里叶变换图
云蚤早援缘摇陨灶贼藻则枣藻则燥早则葬皂葬灶凿云燥怎则蚤藻则泽责藻糟贼则怎皂
图远摇横截面内的相干性分布
云蚤早援远摇悦燥澡藻则藻灶糟藻凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶蚤灶糟则燥泽泽泽藻糟贼蚤燥灶
源援圆摇实现方法和所需主要器件
非冗余孔径法需要关键的器件为非冗余孔径
阵列遥该阵列应保证每个孔径的形状和尺寸尽量
相同袁并且确保阵列中任意一对孔径相应的距离
矢量均是唯一的遥非冗余孔径阵列的前面放置透
镜袁将入射激光扩束袁使扩术后光束完全覆盖阵
列遥非冗余孔径阵列的后面放置透镜袁使阵列的
远场干涉图位于透镜的后焦面袁在该位置处放置
悦悦阅即可对干涉图成像遥
缘摇自参考干涉法
摇摇自参考干涉法
咱员员鄄员圆暂
利用分光棱镜将一束光
分成两束袁这两束光分别按两个相反的方向在三
角形光路中传播袁然后再次通过同一个分光棱镜
合成一束光袁经过后续的光学系统成像在悦悦阅靶
面遥在三角形光路中插入平行平板袁通过调节平
行平板的旋转角实现两束光中心横向距离的变
化袁可得到两束光的相关场遥实验示意图如图苑
所示遥
员园圆源
摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇
第愿卷
摇
图苑摇自参考干涉法实验示意图
云蚤早援苑摇耘曾责藻则蚤皂藻灶贼葬造泽糟澡藻皂藻燥枣泽藻造枣鄄则藻枣藻则藻灶糟蚤灶早皂藻贼澡燥凿
缘援员摇基本原理
通过三角形光路产生两路重合光场袁该光场
分布与待测光源的光场分布相同遥利用平行平板
的旋转实现两路光场的横向平移袁由于两路光场
分布是相同的袁该过程相当于计算光源光场的自
相关遥光场相干函数可表示为院
祝渊曾袁曾忆冤越掖怎渊曾冤窑怎
鄢
式中袁怎渊曾冤和怎
鄢
量渊设两路光场偏振方向相同
渊曾忆冤分别表示两路光场的光矢
渊曾忆冤业袁渊苑冤
袁光矢量可以用标
量表示冤和光矢量的复共轭遥由式渊苑冤计算得到
的互相干函数为复数袁包含实部和虚部两部分遥
利用自参考干涉法可以获得互相干函数的实部和
虚部袁从而计算出光场的互相干函数遥
测量互相干函数的实部时袁三角形光路中的
员
悦悦阅
辕源和员辕圆波片的快轴平行于光场的偏振方向遥
陨
探测器获得的干涉光场分布可以表示为
咱缘暂
赠
赠袁
原
泽冤
泽辕圆冤
越祝
垣
渊
圆窑砸藻
赠垣泽辕圆袁
祝渊
赠
赠
垣
垣
泽
泽
辕圆冤
辕圆袁赠
垣
原
祝
泽
渊
辕
赠
圆冤
原
袁
泽辕圆袁
院
凿藻贼
渊
渊愿冤
式中袁赠表示悦悦阅探测器上的坐标袁等于目标场
坐标曾与会聚镜放大率的乘积遥泽表示两路光场
的剪切距离渊横向平移距离冤遥砸藻表示取实部遥
测量在不同剪切距离泽下的干涉光场陨
就可以计算出互相干函数的实部遥
凿藻贼
渊赠曰泽冤袁
测量互相干函数的虚部时袁三角形光路中的
员
测器获得的干涉光场分布可以表示为
辕圆波片的快轴旋转源缘毅遥按照这种配置
院
袁悦悦阅探
陨
凿藻贼
渊
赠
赠袁
原
泽冤
泽辕圆冤
越祝
垣
渊
圆窑陨皂
赠垣泽辕圆袁
祝渊
赠
赠
垣
垣
泽
泽
辕
辕
圆冤
圆袁赠
垣
原
祝
泽
渊
辕
赠
圆冤
原
袁
泽辕圆袁
渊怨冤
式中袁陨皂表示取虚部遥
由实部和虚部可以组成互相干函数的完整表
达式袁根据表达式可以计算光场的积分相干度
性
渊整体相干度
遥积分相干度的表达式为
冤袁该相干度代表光场的整体相干
院
园臆滋越
乙
渊
乙乙
凿曾凿曾忆渣祝渊曾袁曾忆冤渣
圆
冤辕
咱凿曾祝渊曾袁曾冤暂
圆
臆员袁渊员园冤
式中袁滋代表积分相干度遥滋约员表示部分相干
场袁滋越员表示完全相干场遥利用该方法测量得到
的完全相干场和部分相干场的互相干函数的模值
分布如图愿所示遥
图愿摇完全相干场和部分相干场的模值分布
云蚤早援愿摇酝燥凿怎造怎泽
葬灶凿责葬则贼蚤葬造
凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶
糟燥澡藻则藻灶贼枣蚤藻造凿
燥枣糟燥皂责造藻贼藻凿糟燥澡藻则藻灶贼枣蚤藻造凿
缘援圆摇实现方法和所需主要器件
该方法所需的主要器件为保偏分光棱镜尧员辕圆
和员辕源波片以及平行平板遥为了方便光路的搭
建袁可以先搭建三角形光路渊不插入波片和平行
平板冤遥在将三角形光路中正反向传播的光束调
整重合后袁放入波片和平行平板遥利用平行平板
的方位和俯仰旋转实现两重合光束的横向二维平
移袁从而可获得光场互相干函数的二维分布遥
远摇源种干涉测量方法的比较
摇
点是简单直观
摇杨氏双孔干涉法是最经典的方法
袁只需要开有两孔的遮光板就可以
袁最大的优
测量任意两点的空间相干性遥缺点是针孔尺寸应
小于待测光场的相干区域袁如果是近非相干场袁相
干区域很小袁则需要开很小的针孔袁一方面小针孔
不容易获得袁另一方面小针孔的透射光场很弱袁容
易受到杂光影响袁并且干涉场不容易被悦悦阅探
第远期摇摇摇摇摇摇摇
董摇磊院光场空间相干性的测量方法及比较
员园圆缘
测遥另一个缺点是该方法只能获得有限离散间距
的两点之间的相干性袁并且离散间距的种类越多
需要越多的开有双孔的遮光板袁每次测量选择一
种遮光板袁整体测量时间很长遥该方法适用于空
间相干性的初步定量测量或者两个小区域间的空
间相干性的综合测量遥
逆波前杨氏干涉法是杨氏双孔干涉法的改进
版遥优点是利用分光棱镜相对入射光束和开双孔
遮光板的平移运动实现任意连续间距的两点之间
的相干性测量遥因为是基于杨氏双孔干涉法袁故
该方法也无法避免杨氏干涉法的第一个缺点遥第
二个缺点是受限于分光棱镜的尺寸袁入射光束的
直径较细袁故要求双孔尺寸较小并要求有较高的
平移精度遥该方法适用于位置连续变化的两个小
区域的空间相干性的定量测量袁小区域的口径受
限于遮光板上所开双孔的口径遥
非冗余孔径法也是杨氏双孔干涉法的改进
版遥优点是通过一个非冗余孔径阵列可以同时测
量多种间距的两点之间的相干性袁不需要平移和
旋转机构袁测量时间短遥该方法同样具有杨氏干
涉法的第一个缺点遥第二个缺点与杨氏双孔干涉
法类似袁也是只能测量离散间距的两点之间的相
干性遥该方法适用于快速测量具有代表性的几个
小区域之间的空间相干性袁小区域的口径仍受限
于遮光板上所开双孔的口径遥
自参考干涉法的优点为可以测量任意连续间
距的两点之间的相干性袁由于不利用双孔袁所以该
方法不具有杨氏双孔干涉法的第一个缺点遥该方
法的主要缺点是需要的元器件较多袁光路搭建和
测量过程复杂袁整体测量时间较长遥该方法适用
于任意两点渊测量区域的尺寸受限于悦悦阅像元尺
寸袁比前猿种方法的尺寸小很多冤间的空间相干
性的定量测量遥源
种干涉测量方法的比较结果如
表员所示遥
表员摇源种干涉测量方法的比较
栽葬遭援员摇悦燥皂责葬则蚤泽燥灶燥枣枣燥怎则蚤灶贼藻则枣藻则藻灶糟藻皂藻贼澡燥凿泽
测量方法
杨氏双孔干涉法
逆波前杨氏干涉法
非冗余孔径法
自参考干涉法
优点
简单直观
测量任意连续间距两点的相干性
同时测量多种间距的两点的相干性
测量任意连续间距的两点的相干性
缺点
针孔尺寸不能任意小曰只能测量有限离散间距两点的相干性
针孔尺寸不能任意小曰要求较小的双孔尺寸和较高的平移精度
针孔尺寸不能任意小曰只能测量有限离散间距两点的相干性
光路搭建和测量过程复杂袁整体测量时间较长
苑摇结摇论
摇摇本文归纳了光场空间相干性的源种主要测量
方法院杨氏双孔干涉法尧逆波前杨氏干涉法尧非冗
余孔径阵列干涉测量法和自参考干涉测量法遥通
过比较这几种测量方法的优缺点袁给出每种方法
的最佳应用领域遥杨氏双孔干涉法适用于空间相
参考文献院
干性的初步定量测量或者两个小区域间的空间相
干性的综合测量遥逆波前杨氏干涉法适用于位置
连续变化的两个小区域的空间相干性的定量测
量遥非冗余孔径法适用于快速测量具有代表性的
几个小区域之间的空间相干性遥自参考干涉法适
用于任意两点渊测量区域的尺寸比前猿种方法的
尺寸小很多冤间的空间相干性的定量测量遥
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摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇
第愿卷
摇
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作者简介院
渊圆员冤院员苑愿猿鄄员苑愿缘援
圆园园苑袁圆苑猿院源圆愿–源猿源援
燥灶藻蚤灶贼藻则枣藻则燥早则葬皂咱允暂援允援韵责贼援杂燥糟援粤皂援粤袁圆园员员袁圆愿渊远冤院员员园苑鄄员员员猿援
酝粤晕栽蕴袁宰粤晕再匀袁允陨粤晕郧在匝袁藻贼葬造援援酝藻葬泽怎则藻皂藻灶贼燥枣贼澡藻泽责葬贼蚤葬造糟燥澡藻则藻灶糟藻燥枣藻曾贼藻灶凿藻凿造蚤早澡贼泽燥怎则糟藻遭赠贼憎蚤灶遭藻葬皂泽鄄
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董摇磊渊员怨愿圆要冤袁男袁山东济宁人袁硕士袁助理研究员袁主要从事傅里叶光学和激光技术等方面的研究遥