研究目的
评估复主从(CMS)方法在频域干涉测量中用于距离测量和光学相干断层扫描的性能,并将其与传统的基于傅里叶变换的方法(PCDC)进行比较。
研究成果
CMS和PCDC方法在频域干涉测量中提供相似的轴向分辨率和灵敏度,其中CMS在校准稳定性、光程差选择容差以及有限轴向点的实时处理方面具有优势。对于需要稀疏数据或特定深度范围的应用(如距离测量或光学相干显微技术),CMS更灵活高效,但需要并行处理且对大数据集可能较慢。这些发现适用于各类频域干涉系统,具有进一步优化和集成到实际设备的潜力。
研究不足
该研究仅限于采用特定相机(2048像素)的光谱仪仪器,这限制了轴向范围为2毫米。其他硬件配置(如扫频源系统或更高像素相机)可能导致方法表现不同。CMS需要并行处理以保证效率,但若缺乏优化的计算资源可能难以实现。校准稳定性随时间推移出现下降,PCDC尤为明显。本次比较未涵盖所有可能的软件优化或深度灵敏度的数字增强技术。
1:实验设计与方法选择:
本研究比较了频域干涉测量中两种光谱处理方法——复主从(CMS)方法和带色散补偿的相位校准(PCDC)方法。CMS通过矩阵乘法使用理论推导的光谱避免傅里叶变换,而PCDC涉及重采样、色散补偿和快速傅里叶变换。
2:样本选择与数据来源:
实验光谱采用基于超连续光源的光谱仪仪器采集。使用平面镜作为样本进行校准以模拟层状结构或角锥棱镜,数据包含不同光程差(OPD)下的光谱。
3:实验设备与材料清单:
超连续宽带光源(SuperK Extreme,NKT Photonics)、商用光谱仪(Cobra 1300,Wasatch Photonics)搭配Sensors Unlimited GL2048线性InGaAs相机、消色差透镜、远心扫描透镜,以及用于参考和样本的平面镜。
4:实验流程与操作步骤:
校准通过记录两个OPD值的光谱计算非线性和色散函数g与h。PCDC方法对光谱进行重采样、相位因子乘法和快速傅里叶变换;CMS方法计算采集光谱与理论推导掩模的点积。测量并比较轴向分辨率、灵敏度衰减和处理时间。
5:数据分析方法:
使用LabVIEW 2017分析数据处理时间基准。轴向分辨率通过A扫描峰值半高全宽(FWHM)评估,灵敏度经归一化后比较两种方法。
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