提出一種多波長顯微干涉光強一致性的控制方法。將光強可調(diào)的白光LED作為多波長光源,在顯微干涉光路中加入光強探測器,將從不同濾光片出射光的光強實時反饋到STM32單片機中,通過PID（Proportion Integration Differentiation）控制快速調(diào)整LED輸出光強,實現(xiàn)不同波長光強的一致性,進而得到灰度分布一致的多波長干涉圖像。實驗結(jié)果表明,本文方法能夠使不同波長的光強快速準確地穩(wěn)定在設(shè)定值,將對應(yīng)的不同波長干涉圖像對比度誤差從18%減小到2%。 

【文章來源】：激光與光電子學進展. 2020,57(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

光強一致性干涉測量系統(tǒng)原理圖

本文多波長的獲得方式是利用白光光源和中心波長不一樣的多種窄帶濾光片組合的方式，該方式可以在不切換光源的情況下得到不同的單波長光束。白光LED一般具有較寬的光譜范圍，圖2為THORLABS公司生產(chǎn)的型號為LEDW25E的白光光源光譜圖，該白光光源的波長范圍為430～660nm。本文選擇的三種濾光片的中心波長分別為λ1=510nm、λ2=540nm、λ3=640nm。從圖2中可看出，λ3強度范圍最小，以λ3為基準，通過調(diào)整光源電壓，使λ1、λ2的強度與λ3一致。這三種波長的光強差異，會導致在白光光源位置及輸入電壓固定的情況下，通過切換不同的波長濾光片使得所產(chǎn)生的干涉圖像對應(yīng)的光強不相同，在CCD上呈現(xiàn)的干涉圖樣的亮暗程度差別很大，造成最終的計算結(jié)果存在誤差。因此必須保持不同波長的光強一致性，本文采用光強實時反饋調(diào)節(jié)對白光經(jīng)濾波片的干涉光光強進行控制，以保證不同波長的光強處于相對平衡狀態(tài)。2.3 光強控制系統(tǒng)

利用光強傳感器BH1750FVI檢測出光強，此器件能直接輸出光強值，無需標定。相較于光敏電阻，集成度高的光強傳感器不需要進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，很大程度上降低了電路的復(fù)雜度[20]。將轉(zhuǎn)換完成后的電信號輸入到STM32單片機中，將設(shè)定的光強值r(t）與實際的光強值y(t）進行比較得到偏差e(t），通過數(shù)字PID控制得出控制量u(t），使數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC）輸出合適的電壓值，進而控制LED驅(qū)動電路，使每種濾光片出射的光強都能穩(wěn)定到設(shè)定值。觀測點的光強信息由ATK-0.96OLED顯示模塊進行顯示。系統(tǒng)控制框圖如圖3所示。LED的輸入電壓范圍為3.2～5 V,STM32F103RCT6的DAC輸出電壓范圍為0～3.3V。通過放大電路對3.3V電壓進行放大處理。利用LM317穩(wěn)壓后的最終電壓輸出范圍為1.25～7.85V，最大電流能達1.5A。通過控制DAC輸出電壓，可實現(xiàn)1.25～7.85V電壓連續(xù)可調(diào)，調(diào)整精度為±0.01V，可以滿足使用要求。LED驅(qū)動電路如圖4所示。

【參考文獻】：
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本文編號：3056173