基于多准直光的六自由度测量方法

提出了一种利用三个CCD探测三路准直光束位置以实现被测物六自由度测量的方法。测量系统包括两部分:一个反射镜和通过连接杆连接的两个CCD为移动部分,固接在被测物上;固定部分的光源、光开关和三个光学准直器产生三路准直光束。其中两路分别投射到两个CCD上,第三路经移动部分的反射镜反射回并由第三个CCD探测。被测物发生六自由度变化时,移动部分同步变化,三个CCD探测的光斑位置也随之变化,通过特定算法可解算出被测物六自由度运动。构建了一个可以表征六自由度测量特性的四自由度测量系统。测量结果表明:在相应测量范围内,与双频激光干涉仪或光电自准直仪测量值相比,系统偏摆角最大差值为1.27″,滚转角最大偏差为1.03″,两个平动位移最大偏差均小于1μm。

数字全息显微中的准直光再现

为了准确重建微小物体三维物场,采用理论分析与计算机模拟相结合的方法,研究了如何用准直光重建大数值孔径数字全息图,分析了用球面参考光波再现失效的原因,得到了位相重建的表达式;分析了由于记录距离和参考点源偏置的测量误差而导致位相重建像的畸变,作了计算机模拟验证。结果表明,对于强度重建,只要能够记录高质量的全息图,就可以得到准确的再现结果;而对于三维物场重建,只有准确测量记录距离和参考点源的偏置,才能得到准确的再现结果;由于距离的测量误差,导致再现光波场的位相分布出现了二次函数调制畸变,因此,实验过程中精确测量这两个参量是至关重要的。

基于图像处理的光学谐振腔自准直研究方法

针对我国氧碘化学激光器输出能量不断提高的情况下,主要限制光束质量的因素之一是出光过程中的光腔失调,提出了一种基于图像处理的光学谐振腔自准直研究方法。该研究方法利用氦氖穿腔光通过凹腔镜中心孔,并在凸腔镜后方放置工业相机,在屏幕上方形成一个干涉同心圆环。通过借助OpenCV库中二值化、霍夫圆检测等图像处理的方法,获得干涉同心圆环的圆心坐标,再通过以圆心为中心将图像分成上下左右四个部分,通过判断这四部分亮点像素的数量差值来预估干涉同心圆环的偏移状态,进而获得空腔条件下光学谐振腔发生变化的理论判据。实验结果表明,该方法可以获得相当精准的光学谐振腔失调判据,其失调判据选取左右亮点像素差值30000,上下亮点像素差值45000,为今后失调判据与步进电机自动调腔的结合做好充足的准备。

凸面光栅成像光谱仪的光谱定标

为了对自主研发的凸面光栅成像光谱仪进行光谱定标,基于单色准直光定标法设计了一套由单色仪和平行光管组成的光谱定标系统。采用自行研制的光谱定标数据采集软件及数据处理软件对凸面光栅成像光谱仪进行了光谱定标及定标数据分析。定标结果显示:该定标系统结构紧凑、通用性强,具有较高的定标精度,其光谱范围大于400～800nm,光谱分辨率优于10nm,能够满足实际定标要求。

PGP成像光谱仪的全视场自动化光谱定标方法

为了对PGP成像光谱仪所获得的光谱数据进行定量化分析,需对PGP成像光谱仪进行光谱定标,以获得各光谱通道的中心波长、光谱分辨率及成像光谱仪的光谱弯曲等光谱特性信息。采用单色准直光法设计了一套全视场自动化的光谱定标系统,系统中引入球面镜为待测的成像光谱仪光谱定标提供准直光,通过可自动控制的折转镜改变定标入射光线的入射角,以此实现待测成像光谱仪空间维不同视场的自动化光谱定标。运用该定标系统对PGP成像光谱仪进行光谱定标实验,得到该成像光谱仪的光谱性能参数,并结合定标系统的结构特点,对实验的结果进行了精度分析。实验分析结果表明该系统对PGP成像光谱仪的中心波长定标精度达到0.1nm,光谱分辨率定标精度达到1.3%。该研究设计的全视场自动化光谱定标系统具有结构新颖紧凑、通用性较强、光谱定标精度较高等特点,且由于自动化的控制,避免了由于人为参与定标过程所带来的额外误差。该系统可用于实现PGP成像光谱仪及其他同类型成像光谱仪的光谱定标。

凸面光栅成像光谱仪全视场自动化光谱定标系统设计

为了确定凸面光栅成像光谱仪的光谱特性,需要对凸面光栅成像光谱仪进行光谱定标。基于单色准直光法设计了一套全视场光谱定标系统,引入球面镜提供准直光,采用一块可以自由滑动和转动的折转镜改变定标光线的入射角,实现了全谱段自动化光谱定标。运用光学设计软件CODEV对光谱定标系统进行了部分光学模拟,证明了整个系统的可靠性。结合光谱定标系统的结构和特点,对整个光谱定标系统进行了精度分析。理论分析结果表明,该系统的光谱定标精度优于1%。该定标系统具有体积小、通用性强等特点,可为其他成像光谱仪的光谱定标提供参考。

准直照明下Atherton理论的进一步修正

进一步修正了Atherton理论,提出了双常数四通道模型(TF模型),导出了在准直照明条件下包料反射率与吸收系数和散射系数之比的关系。该修正理论解决了CI公式不适用于浅色状态的局限性,同时使Atherton理论与Kubelka-Munk理论得到了统一。

准直照明下Atherton理论的修正

本文纠正了Atherton理论中的错误,导出了在准直照明条件下色料反射率R_∞与吸收系数和散射系数之比(K/S)的关系——CI函数。K-M函数、Atherton函数和CI函数在色料反射率R_∞不是很大时,都主要是反射率的反商函数。假设染料的散射可忽略,那么他们都与染料浓度存在线性关系,因此在单常数配色时,染料强度评价和颜色深度评价时,都能得到相同的结果。

光纤通信技术在光电经纬仪中的应用

光电经纬仪等光电跟踪测量仪器在数据传输过程中,方位轴上的导电环存在传输速率低、带宽窄、抗电磁干扰能力差的问题,当数据量较大时,导电环无法实现实时传输,针对这些问题,提出了用光纤取代导电环的方法。在原导电环位置安装一对光准直器,利用光能够在空气中传播的特点,实现光信号在两段光纤之间的耦合。从而将电信号的接触式传播变为光信号的非接触式传播。光纤传输的优点使设备的整体性能得到提高。

非激光在怀特池中的传播特性

为了探索怀特池在不同特性光源条件下的性能,在使用虚拟仪器技术对怀特池反射光程进行仿真的基础上,研究了提高反射次数的一般规律和方法,同时特别研究了具有一定发散角的光束在怀特池中反射的模型,提出了光束直径及发散角与反射次数之间的关系,该关系可用于指导非激光光源的怀特池应用。仿真结果证明,光束直径和发散角越小,可达到的最高反射次数越多,实验也证明了这一点。

无衍射光在直线度误差测量系统中的应用

无衍射光的中心光斑直径很小，且在传播方向上其尺寸不随传播距离而变化．将其应用于直线度误差测量系统，可以获得较高的测量精度．研究了无衍射光束的特性及其实现方法，给出了测量系统的结构和参数．理论分析和实验表明这种新型测量系统可满足高精度测量的要求．

步进马达式光衰减器的结构改进

通过分析目前市场上一种步进马达式可调光衰减器的主要缺陷,如机械结构复杂、机加工难度大、加工成本高、装配精度难保证等,提出了一种新的改进方案。文章详细介绍了该新方案中的电压反馈部分、光强衰减功能部分以及整体机械结构的改进措施。实验证明,产品经改进优化后,其主要性能指标有不同程度的提高,物料成本降低60%。

一种新型白光准直器

提出一种新型的白光准直器， 它由梯度折射率光纤及光阑组成的微阵列构成。在研究其准直原理及理论计算基础上， 讨论了材料和结构参数对准直特性的影响。实验结果表明， 选择合适的参数， 可获得发散角小于±１０°的近准直光， 该种准直器可满足扩展液晶显示器（ＬＣＤ）视角对准直背光源的需求。

各向异性超常介质中的反常线性现象

从麦克斯韦方程组出发,结合超常介质的特殊性质,分析了电磁波在一种具有线性色散关系的各向异性超常介质中的传播特性。在线性色散关系的情况下,得到了超常介质的介电张量和磁导率张量各元素之间的条件表达式。根据能量守恒定律和电磁场的边界连续性条件,在横电波(TE)和横磁波(TM)入射时,分析了折射波矢和能流与入射波矢和能流方向之间的关系。发现无论是TE波还是TM波,在这种介质中传输时,都产生了光准直的现象,且TE波和TM波的传输方式是相反的。

一种简便的转台运动误差标定方法研究

针对转台的六项运动误差,设计了一种简便易行的检测方法。通过TESA测头的组合,实现了转台沿x、y、z三个方向的跳动误差以及绕x、y轴偏摆误差的精确检测,通过光电自准直仪与多面棱体的组合,实现了转台分度误差的高效高精度测量。结果表明:该方法简单、可靠、成本低。在多次测量的过程中,转台的分度误差测量精度可达到2"以内,转台跳动测量误差小于3μm。同时,每个测量点位偏摆的测量误差基本上都控制在千分之一以内。

一种水衰减长度测量装置的机械结构设计

针对在水面以上测量水衰减长度的不准确性和实时性不好的缺点,设计了一种在水中测量水衰减长度的测量装置。首先,由于测量装置在水中使用,所有材料优先选用防水材料;然后利用同步齿形带作为主要的传动机构设计了一种升降装置,对测量装置的各部分结构进行了设计,包括导轨和准直光筒的结构设计、电机的型号选择等,同时配合步进电机和导轨使升降机构的重复定位精度可以达到0.5 mm,使测量装置满足使用要求,为水中测量装置的设计提供了新思路。

专利

本专利阐述在光盘读出头中采用双衍射光栅分光的一种方法.由于采用这种分光器件,使光学读出头器件达到目前最小重量.这种光栅的结构是在两个1mm厚的基底上刻蚀两个等间距相当深的刻槽,见下图,这两个光栅背对背的胶合在一起,胶合时两光栅成一小角度,考虑两个偏振面的衍射特性差别.(美国专利号:5258871)