宽频谱表面轮廓形貌干涉检测技术进展

中国先进制造业发展很快.其中,光学元件制造向尺度愈来愈大(单体直径达数米)和愈来愈小(尺度在微纳米量级)极端方向发展,对非接触式光学检测技术带来新的挑战,本文以光学表面宽频谱轮廓形貌的检测技术及仪器为例,分析国内外的发展概貌与趋势,展现了中国自主研发的系列光学干涉检测仪器成果,对于解决卡脖子问题,具有科学意义.     

高速摄像三维图像分析技术与应用

高速摄像是光学测量的重要手段。分析了高速摄像三维图像分析技术的处理过程,重点讨论了像机标定、自动目标检测与跟踪技术、多目标匹配技术和三维姿态测量技术等关键环节所面临的问题及解决方法,并以无人机回收测量系统为例说明了高速摄像三维图像分析技术在无人机位姿参数测量中的应用,对构建高速摄像测量系统提供了参考。     

基于量子增强的光学测量技术综述

量子技术赋予科学家直接操纵光子的能力,与传统的光辐射体系相比,测量精度得到了飞跃性的提升。但是,这种测量的精度极限在哪里?能否实现准确度更高的测量?针对上述问题,从量子测量理论切入,综述了近年来相关研究对量子测量不确定度极限的探索,并对其中涉及到的具体技术方法给出简明阐述,回顾了与计量学相关的量子光学基本工具和技术,描述实现量子增强光学测量的主要协议和策略,并总结了该领域的主要实验成果和突破。最后,探讨了为推动量子光学计量技术,未来仪器领域应重点发展的重点方向。     

高性能纳米复合薄膜制备及其非线性光学性质研究

介孔薄膜是介孔材料中的一种重要材料形式.根据介孔基纳米复合薄膜制备科学及非线性光学性能研究现状,基于相似相容原理、离子交换、无电沉积、电沉积、沉积-沉淀等新方法设计在介孔薄膜中实现金属与半导体纳米粒子高效及高分散性组装的系列结果,重点分析了合成纳米复合薄膜材料的非线性光学性质,研究了外场环境,特别是强磁场条件下的热处理过程对纳米金负载介孔基纳米复合薄膜结构与非线性光学性质的影响.      

原子层沉积纳米钝化层薄膜厚度测量技术研究

原子层沉积无机纳米薄膜技术广泛应用于军民领域。本文通过在原子层沉积系统加装原位石英晶体微天平测量系统，通过原位石英晶体微天平研究原子层沉积无机薄膜生长过程并进行薄膜厚度的在线测量。通过研究原子层沉积反应条件，实现原子层沉积无机薄膜厚度的石英晶体微天平在线测量结果替代薄膜厚度线下光学测量结果，解决各类复杂腔体内壁原子层沉积薄膜厚度无法精确测量的问题。     

基于“蛾眼”灵感的抗反射微纳结构表面技术

飞蛾眼睛表面所覆盖的纳米级结构对光的吸收作用,启发了人们对亚波长结构与光作用的思考。抗反射技术可减少光能在传播过程中的损失,被广泛应用于光学系统、太阳能电池、光电子设备、显示屏幕、窗口元件等领域。蛾眼抗反射微纳结构表面概念的提出为光学抗反射技术的发展提供了新的思路与契机。简要回顾了蛾眼抗反射微纳结构表面技术的基本概念、技术发展情况,并对各种应用于抗反射微纳结构表面的加工技术进行了总结与归纳,对一些新的技术发展方向进行了讨论。     

光学观测的新视野

光学天文学家利用干涉测量技术，大大增强了地面光学天文望远镜的观星能力，也给光学天文观测带来一个全新的局面。     

基于电子束蒸发沉积的曲面纳米薄膜均匀性研究

半球谐振子金属化是半球谐振陀螺研制过程中的重要环节，针对半球表面薄膜制备均匀性难以实现的问题，提出了一种将薄膜沉积实验和光学模拟相结合的方法。本文采用电子束蒸发技术在半球上沉积Au薄膜，利用台阶仪测量球面上不同位点的薄膜厚度，将平面上的膜厚等效为半球曲面上的膜厚，研究球面薄膜的均匀性，得出了在半球内外表面上薄膜的膜厚分布；同时对薄膜沉积均匀性进行光学模拟，将半球探测器上辐照度等效为实验中沉积所得到的薄膜厚度，计算得出的半球探测器上辐照度分布与实验测量结果一致性较好，可为半球谐振子纳米薄膜的均匀性制备提供理论基础。     

MOEMS陀螺的谐振腔设计

微光机电(MOEMS)陀螺代表着微型光学陀螺的重要发展方向,而MOEMS谐振腔的设计是谐振式MOEMS陀螺的核心技术.提出了一种新颖的基于微纳米加工技术的MOEMS空间谐振腔结构,介绍了其工作原理和系统构成.建立了谐振腔的数学模型,并利用MATLAB软件对其重要参数进行了仿真计算及分析.为提高谐振腔清晰度及系统测量精度,优化了谐振腔输入输出镜的技术指标,并在此基础上完成了谐振腔的微加工工艺设计.结果表明:所设计的谐振腔清晰度可以达到346,陀螺极限灵敏度为0.25(°)/h,同时可以有效克服克尔效应、背向散射、偏振等光路噪声的影响.      

太阳帆板平面度测量系统

介绍了一种采用斜光学三角形测量结构和基于虚拟精密测量基准的太阳帆板平面度无接触测量系统.首次提出斜光学三角形测量结构,使得测量系统的测量面积和分辨率大大提高,从而实现了对大面积平面平面度的高精度无接触测量.提出的虚拟精密基准的建模与误差补偿技术,解决了在非精密基准上实现精密测量这一难题,使得所研制的测量系统利用现有平台可实现对太阳帆板平面度的高精度测量.此外,对测量光斑位置估值精度与光斑图像尺寸大小和能量分布之间的定量关系进行了分析,为激光光斑的优化设计提供了理论依据.实际测量结果表明,该测量系统对面积为2581mm×1755mm太阳帆板的平面度测量精度达0.02mm(RMS).     

外差干涉测量系统的标定

对纳米级测量系统进行标定是一个难题。结合某一外差干涉测量系统，提出了一个对测量系统的分辨力、输入输出特性进行标定的简单易行的方法。     

二十一世纪的纳米技术

论述纳米技术将引发21世纪的一次产业革命.     

从射电天文观测数据反演电离层行扰的相速

本文结合ＴＩＤｓ的形成机制及其测量技术，对它的传播特性作了有益于测量的讨论，指出：（１）ＴＩＤｓ是由两个正交波组成；（２）测量电子总含量所表征的ＴＩＤｓ与测量电子浓度所表征者同样有效，据此导出了从测量数据反演其相速的公式，并对波幅的抑制效应作了讨论。     

三维表面微观形貌的测量方法

分析了表面结构的形成过程及其分类 ,介绍了目前在 3D微观形貌测量过程中广泛使用的触针法、扫描探针显微镜和几种光学方法的基本原理、测量范围、分辨力等特性。最后指出了 3D分析技术的现状和将来的发展趋势。     

用相位计测量群时延的方法和技巧

介绍用相位计测量群时延的方法和技巧。通过分析和实验,给出了两种便于操作的测量方法,特别是利用第二种方法的测试技巧,把对时延的测量转换为对频率的测量,提高了测量准确度,使测量过程简便可行。     

激光绝对测距中相位信号的数字处理方法综述

随着工业4.0时代的来临,精密测量的技术发展变得越来越重要。绝对距离测量作为精密测量的一个重要组成部分,其测量精度离不开对信号相位信息的分析,而相位信息一般可以通过数字处理方法来获得。本文介绍了激光绝对距离测量中涉及到的相位信号数字处理方法的相关原理及应用。     

一种空间自由曲面非接触扫描测量系统的研究

精确测量空间自由曲面的传统方法是采用三坐标测量机的接触测量或简单的非接触测量,这些测量方法存在工作效率低、自动化程度低等缺点。在深入研究上述方法的基础上,提出了一种自由曲面的非接触自动测量方法,介绍了测量系统的构成、曲面边缘的提取、自动扫描方式的规划以及测头跟踪方式等设计要点。     

编队飞行卫星群相对轨道测量研究

编队飞行卫星群自主式相对轨道测量和确定是绕飞轨道的关键技术之一,考虑了利用星敏感器和雷达以及利用GPS(Global Positioning System)信号来进行相对定轨的传统方式,提出了基于伪卫星技术的定轨方案.伪卫星技术指在卫星上安装载波发生器和接收器,利用这些装置来进行卫星间的距离测量.在这些方案中,应用了差分GPS技术,采用优化方法求解多元非线性方程.这些测量方法分别适应于不同的情况.利用相对轨道要素的概念,在前面测量结果的基础上,通过卡尔曼滤波进一步提高了定轨精度.仿真计算表明这些方案可以满足不同尺度编队构型保持要求,并给出了部分结果.     

卫星热控电压测量模块研制

卫星热控电压测量是保障卫星可靠性、安全性的重要环节。由于测量的特殊性,要求研制与整星热控系统相适合的电压测试模块。采用信号隔离、输入保护等措施保证测量的安全性;采用较高分辨力数据采集及量化技术、以及自校准技术保证测量的可靠性。通过微处理器控制测量过程,LAN接口实现计算机数据传输和通信控制,提高了测量效率。     

SCPC卫星通信系统中的频谱成形及相位均衡技术

通过对航天系统专用卫星通信网中SCPC(单路单载波)通信地球站的研制,详细论述了频谱成形及相位均衡技术能有效地压缩发送频谱宽度和减小码元间串扰。经进站入网运行和实测表明,该技术具有提高频谱利用率和改善系统误码性能的显著效果。