可调姿态一维运动平台

使用“大范围纳米测量机”进行扫描测量时,要求被测样品的空间姿态相对测量坐标系稳定,因此需要样品姿态小范围内动态可调。本文提供一种姿态可调的一维运动平台解决方案:利用四个压电陶瓷电机驱动空间上均布的四个丝杠,通过柔性连接器共同推动运动平台。压电陶瓷电机的协调运动可以实现运动平台的大范围升降运动及小范围姿态调整,其自保持能力可以减小驱动部件发热对纳米级测量的影响;四点过定位支撑利于简化控制模型,还可提高工作台的稳定性。     

阶跃型边界平面干涉测量技术

为完成复杂平面样板的测量,提出了一种循环单纯形边缘特征提取及种子填充的数字图像处理技术,解决了复杂平面样板相位复原的问题;应用波长合成技术和小数重合法在相位偏移干涉系统中实现了阶跃型边界平面样板的干涉级次整数部分及小数的测量。在实验中对两种阶跃型平面样板测量的重复性达到了10nm,将其测量结果和三维纳米测量机的测量结果进行了比较,两种仪器测量数据最大偏差8 nm。分析了实验数据的可靠性以及两种测量仪器的优缺点,为复杂平面样板的测量提供了一种新的思路。     

移相干涉技术用于运动姿态精密测量

针对测量系统运动中姿态测量的需求,提出了一种利用移相干涉技术测量角度的方法来实现运动姿态的准确测量。建立了由组合式移相干涉仪为主的三轴转角实验装置,该装置测量角度的分辨力优于0.006″。采用实验装置对微位移工作台运动过程中的姿态变化进行了测量,得到了工作台移动中绕三轴转角变化的测量结果,并利用激光小角度干涉仪进行了相关测量点的对比实验,数据最大偏差0.03″。实验结果验证了利用移相干涉测角法可以实现运动中姿态的精确测量。     

兰姆凹陷稳频工作点自动识别技术

兰姆凹陷稳频激光器中,在压电陶瓷的调整范围内会周期性出现多个兰姆凹陷曲线波形,不同兰姆凹陷曲线的切换点处激光器的输出功率为极小值,与兰姆凹陷点的特征相同。制造工艺无法保证激光器切换点处的输出功率极小值一定大于或小于凹陷点处的功率极小值,因此无法通过激光输出功率及调制输出信号的相位关系直接区分切换点和凹陷点。经过分析兰姆凹陷现象的形成原因、推导兰姆凹陷曲线表达式、分析兰姆凹陷线型特点,发现兰姆凹陷曲线在凹陷区域两侧各有一波形拐点,在拐点附近,一次导数曲线会发生跳变,而在凹陷区域则无此现象。这一特点可以作为软件自动识别切换点和凹陷点的判据,实现自动兰姆凹陷稳频。     

双闭环兰姆凹陷激光稳频方法

兰姆凹陷稳频激光器环境适应能力较差、在环境温度变化时容易失锁的问题,主要是由于环境温度波动导致的激光器腔长变化超出了压电陶瓷的调整范围。本文提出将兰姆凹陷稳频技术与热稳频技术相结合的方法,利用附加的温度控制系统补偿环境变化造成的激光器管壁温度变化,使工作过程中激光器腔长基本保持稳定,从而保证激光器谐振腔长变化不超出压电陶瓷的补偿范围。试验表明,所用方法解决了兰姆凹陷稳频激光器容易失锁的问题,提高了激光器的环境温度适应性,为兰姆凹陷稳频技术在工业现场的应用创造了条件。     

基于全息激光技术的纳米级分辨力位移传感器设计

介绍了一种新型的基于全息激光技术的纳米位移传感器。全息激光技术最早广泛应用在CD,DVD等系统中,用以读取光盘信息,并对光盘进行寻迹、聚焦等。文中以采用全息激光技术的全息激光头为核心器件,结合少量光学元件,设计出一种纳米分辨力级位移传感器,并通过实验验证了设计结果。