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光散乱場の位相情報を利用した新しい光センシング技術の研究

利用光散射场相位信息的新型光学传感技术研究

基本信息

批准号：
03J52421
负责人：
王うぇい
金额：
$ 1.66万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

拡散表面をもつ物体からの光散乱場の位相情報を用いた新しい光波センシング技術を開拓することを目的として,光散乱場の位相分布の中に生成される光渦場(Optical Vortex)の渦中心に存在する位相特異点(Phase Singularity)の統計的性質を実験により明らかにした.また,位相特異点の統計的性質を利用して微小変位の精密計測する新しい発想に基づく原理を提案し,計測装置を試作しその有効性を実験的に示した.その具体的内容は以下の通りである.1.スペックルパターンの解析信号の位相特異点を指標としたナノメートル領域の微小変位計測の実現スペックルの強度情報を位相情報に対応づけるための手段としてRiesz変換に基づくスペックル強度場の複素解析信号表現を採用し,複素解析信号の位相特異点の中心位置を指標とする微小変位計測法を提案し実験によりナノメートルクラスの微小変位計測の可能性を実証した.2.スペックルパターンの複素解析信号の位相限定相関法による微小変位計測法の実現スペックルパターンをヒルベルト変換して得られる複素解析信号の擬似位相情報のみを用いた信号領域での位相限定相関関数を指標とする微小変位計測の原理を提案した.実験と理論の両方により従来の強度相関法に対する優位性を実証した.3.複素コヒーレンス場のコヒーレンス渦の存在の実証実験光波動場の相関関数である複素コヒーレンス関数のコヒーレンス渦場が存在することが理論的に予測されていたが実験的にはまだ示されていなかった.コヒーレンス渦場を発生させる実験法を提案し,実験によりコヒーレンス渦場の存在を初めて実証することに成功した.

The phase information of the scattering surface of the object and the light scattering field is developed using the new light wave technology. The purpose of the extension is the phase distribution of the light scattering field and the generation of the optical vortex field (Optical There is a phase singular point (Phase) in the center of Vortex. Singularity), the statistical property of the phase singularity, the statistical property of the phase singularity, the precise measurement of the microscopic position, the principle of the new concept, and the principle of The detailed content of the proposal and the effectiveness of the trial production of the measuring device are as follows.の通りである.1.スペックルパターンのanalytical signal phase singularity index としたナノMicro-dimension measurement in the メートル field, intensity information, phase information, and phase information.るためのmeans としてRiesz変change にbasedづくスペックル intensity field のcomplex element analysis signal performance The index of the center position of the phase specific point of the complex element analysis signal is adopted, and the micro-position measurement method is proposed. The possibility of measuring the micro-dimension position of the case is the possibility of measuring the small size of the case.ックルパターンのphase-limited correlation method of complex element analysis signal and によるmicro-dimension position measurement method の実现スペックルパターンをヒルベルト変change して got the quasi-phase information of the られる complex element analysis signal Proposal to use phase-limited correlation coefficient index and micro-phase measurement principle in the signal fieldした.実験と Theoryの両方により従来のIntensity Correlation Methodに対するSuperiority を実proveした.3. The correlation number of the existence of complex element コヒーレンス field and the existence of complex element ヒーレンスvortex Prediction of the existence of complex element vortex field and the theory of のコヒーレンスvortex fieldいたが実験的にはまだ Show されていなかった.コヒーレンスvortex field を発生させる実験法をProposal し, 実験によりコヒーレンスvortex field のexistent をInitial めて実prove することにsuccess した.