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二维零位光栅 Two-dimensional zero-reference grating 2009-9-28 光栅－Grating “ It is difficult to point to another single device that has brought more important experimental information to every field of science than the diffraction grating. The physicist, the astronomer, the chemist, the biologist, the metallurgist, all use it as a routine tool of unsurpassed accuracy and precision, as a detector of atomic species to determine the characteristics of heavenly bodies and the presence of atmospheres in the planets, to study the structures of molecules and atoms, and to obtain a thousand and one items of information without which modern science would be greatly handicapped. - J. Strong, J. Opt. Soc. Am. 50 (1148-1152) quoting G. R. Harrison 主要内容 背景简介 二维零位光栅原理 实验及结果 背景－光栅发展历史 1786年美国天文学家Rittenhouse用平行的金属丝制成第一个光栅 1874年英国物理学家Lord Rayleigh首先揭示了莫尔条纹的科学和工程价值 1922年，Giambiasi G.E. 发明了利用目测莫尔条纹的运动来进行测量经规的游标卡尺 1950年，Roberts首次提出了莫尔条纹的光电自动测量理论 1953年，英国Ferranti公司的爱丁堡实验室建立了第一个利用莫尔条纹系统的工作样机 1956年，Guild J.运用光的干涉和衍射理论对光栅测量的原理和应用进行了详细的研究 60年代 Burch和Sayce提出了照相复制法 英国国家工程实验室(NEL)首创了光栅定位动态光刻法 英国的Rvsell和Mcvraith A.H.等人发展了莫尔条纹信号的高倍细分技术 背景－什么是光栅？ 所谓光栅，是指带有一组或几组具有一定的形状和排列规律的线条的物体，其中的这些线条和基底具有不同的光学性质：如透光与不透光、反射与不反射等。 背景－光栅分类 按材料分：金属光栅、介质光栅等 按使用衍射光方向分：反射光栅、透射光栅等 按面形分：平面光栅、凹面光栅等 按周期维数分：一维光栅、二维光栅等 按槽形分：正弦光栅、方形光栅、阶梯光栅、梯形光栅等 按制作方法分：机刻光栅、全息光栅、全息-离子刻蚀光栅、母（原）光栅、复制光栅等 按折射率调制方式分：浮雕光栅、体光栅等 按使用方式分：自由空间光栅、波导光栅等 按波长分：红外光栅、可见光栅、X射线光栅等 按应用领域分：光谱光栅、测（计）量光栅、脉冲压缩光栅等 背景－计量光栅 背景－莫尔条纹原理 背景－莫尔条纹原理 背景－一维计量光栅 背景－一维计量光栅 背景－优点 背景－缺点 背景－一维零位光栅 背景－设计参数 背景－设计方法 边界条件 设计流程 最优化困难 可能的编码数 计算量： 设n=50,m=8 优化算法 José Saez-Landete，José Alonso，Eusebio Bernabeu. Design of zero reference codes by means of a global optimization method [J]. OPTICS EXPRESS，2005,13(1)：195～201 José Saez-Landete，Sancho Salcedo-Sanz，and Eusebio Bernabeu et al . . Optimal design of optical reference signals by use of a genetic algorithm [J]. OPTICS LETTERS，2005,30(20