1nm级表面粗糙度的双频激光测量系统

研究了一种基于共外光路双频激光光外差原理的1nm级表面粗糙度的测量系统。从理论上论证了测定系统的原理和测量精度，并用实验结果证明了测量系统的分辨率。此测量系统没有测量基准误差，对测量环境要求不特别苛刻，适用于精密或超精密表面形貌的轮廓测量。     

显微剪切干涉表面粗糙度轮廓测量

结合剪切干涉技术与显微干涉技术，提出了显微剪切干涉非接触表面粗糙度轮廓测量方法．由于自参考干涉和共路偏振相移干涉特点，建议的干涉仪具有极好的抗环境干扰和振动的能力，同时能取得一般显微干涉仪的表面粗糙度测量精度，适合制造环境下表面粗糙度精密测量．介绍了发展的显微剪切干涉仪的原理，以及相应于粗糙度轮廓的波前重建算法．实验结果证明了该方法的可行性．     

机床滚转角测量中敏感元件倾斜引起的误差分析

为研究正交偏振光相位法测量机床滚转角过程中,机床的俯仰、偏摆运动误差对测量精度的影响,建立了测量光路数学模型,利用琼斯矩阵法计算光路中光的偏振态变换过程,并推导出被测滚转角与相位变化量间的测量公式。在此基础上,采用光的偏振和晶体光学理论,分析了测量过程中机床俯仰、偏摆运动误差造成的敏感元件(即1/2波片)倾斜所引起的测量误差。分析结果表明,1/2波片在倾斜角度小于2°的情况下所引起的测量误差小于0.1%,对测量精度影响较小,从而论证了正交偏振光相位法高精度测量机床滚转角的可行性。     

矢量光束和空间偏振转化器件的矩阵分析

琼斯矢量和琼斯矩阵是分析光束偏振态和光学元件时广泛使用的一种数学工具．本文将琼斯矢量和琼斯矩阵的矩阵元素从常量扩展为与方位角相关的变量,用以描述矢量光束和空间偏振转化器件．探讨了组合半波片和组合偏振片对基模高斯光束和螺旋光束的变换作用,提出了生成矢量光束的新方法和检测螺旋光束轨道角动量的新方法．     

散斑法测量表面粗糙度R_q的研究

围绕光学测量表面粗糙度Ｒ＿ｑ的精度提高问题，应用Ｌｅｇｅｒ理论，侧重讨论了投射到测量表面的两束激光相干光束之间的夹角δｘ的变化对测量结果的影响，指出了一条提高测量精度和扩大测量范围的有效途径。     

测量晶体相位延迟量的λ/4波片法研究

在对晶体材料的光学性质的研究和对晶体器件延迟量的测量中，常因光源起伏影响测量精度，出现较大的测量误差．如果避开光源强度的起伏，将会使测量系统大大简化，同时使测量精度得以提高，减少测量误差．文章利用偏振光偏振态的变化，搭建一套测量系统．利用角度测量替代光强的直接测量，可比较精确地测量晶体的延迟量．由于该测量系统不需直接测量光强，避免了光强不稳定对测量结果的影响．与传统测量方法相比，该测量系统具有构造简单，不受光源起伏影响，以及测量精度高等特点．     

DRNI型磁盘表面粗糙度非接触测量仪

本文论述了研制成的一种用于计算机硬盘盘片等超精密表面粗糙度非接触测量的智能化仪器;提出了基于外差干涉原理的平行双光束设计方案,简述了该测量仪结构、光学系统、驱动控制系统、光电转换系统、数据处理系统及精密定位系统;给出了表面粗糙度多刻线标准样板以及磁盘表面粗糙度的实测曲线.测试结果表明,该测量仪的示值误差优于3%,示值变动性小于±3%,可实现自动调焦自动测量.     

光学瞄具光谱透过率检测系统研究

针对瞄具的光谱透过率测量需求设计了一套宽光谱宽光束透过率测试系统。系统采用全反射式、完全对称的大口径双通道光路和双探测器接收的光学测试系统结构,完成了控制和数据采集系统设计,实现了计算机自动控制。实验表明,测试光束直径达60mm,测量光谱范围为300nm—1600nm,测试精度误差低于0.5%。该系统解决了光学瞄具的全口径光谱透过率测量问题,同时有效地提高了测试精度。     

斯托克斯参数的测量

光的偏振态往往与光源内在的各向异性相联系,在喇曼光谱、固体表面散射等研究中,测定光的偏振态可以给我们一些重要的信息;在束箔光谱学中,通过测定激发原子光辐射的偏振态,可以探求原子的排列和极化.我们用波片和线偏振器组成的系统测量偏振参数,并采用傅立叶变换,实验精度平均优于±0.005.目前,斯托克斯参数已是常用的描述偏振光的参量,它可以用实验方法予以精确测     

反射棱镜的偏振特性分析

根据菲涅耳公式，系统分析了反射棱镜对入射光束偏振态的影响，结果表明：光束偏振态的改变与棱镜的折射率及入射角有关：折射率较小时光束偏振态的改变较小，折射率较大时改变较大；入射角远离极值点也可以减小偏振态的改变．在这个基础上，提出了利用镀制多层介质膜的方法来消除棱镜对反射光偏振态的影响。     

全光纤VISAR系统中色散问题的研究

全光纤VISAR进入干涉仪能产生干涉的两光束光程差近似为零，是全光纤VISAR测速的前提条件．对此，研究了低输入光功率时，单模光纤的色散对全光纤VISAR光程差的影响，对高速运动情况的测量进行了分析．     

光纤测量表面粗糙度的试验研究

本文论述了采用多模光纤束非接触测量表面粗糙度的方法;介绍了光纤测试系统主要参数的选取;提出了提高系统分辨率和稳定性的措施;最后给出了研磨制件表面粗糙度的实测结果。     

光外差干涉磁盘表面粗糙度测量仪

根据外差干涉计量术的原理,研制了非接触式的光外差干涉磁盘表面粗糙度测量仪.其垂直分辨率小于1nm,横向分辨率为2μm,对标准样板和计算机磁盘表面的测量结果也很令人满意.     

相位差法测量激光束频率稳定度的研究

本文提出一种测量激光束频率稳定度的新方法(相位差法),采用光外差技术,测量两光束的光程不同而引起的相位差,在所设计的光路中,激光管的频率变化将使两光束的相位差随着变化,从而使本方法得以实现。本文从理论上推导了激光管的频率稳定度△f/f_0与两光束相位差的变化之间的关系,叙述了实验装置,进行了比对测试,理论与实验都得到了一致的结果。     

布里渊光纤陀螺环形腔中偏振串扰及消除方法

建立了布里渊光纤陀螺环形腔中泵浦光及布里渊激光的偏振传输模型,推导出了2本征态的本征值,分析了环境因素波动引起的偏振误差.研究结果表明：采用保偏光纤构建光纤环形腔并旋转熔接点偏振主轴90°能使泵浦光及布里渊激光2本征偏振态在激光器中保持稳定的谐振间距,从而消除偏振串扰给陀螺带来的误差;采用单偏振单模光纤构建布里渊光纤陀螺环形腔能消除偏振串扰.针对2种消除偏振串扰的方法进行了实验,实验结果与理论分析相符.     

偏正无关光纤干涉仪及其微位移测量应用

提出了一种与偏振无关的新型光纤干涉仪,采用端面镀膜的光纤自聚焦准直器,结合球凸透镜构成共光路光纤干涉仪,其探测光与参考光在同一根普通单模光纤中共光路传输,有效消除了偏振衰落影响。通过理论建模分析,并采用高精度的压电陶瓷作为稳定信号源,搭建了微位移测量平台,实测了三角波驱动电压信号与对应的干涉信号。研究了不同扫描电压下,压电陶瓷位移和驱动电压的关系。实验结果表明,该光纤干涉仪可实现微小位移的精密测量,在超精密机床振动、微型机械、传感等方面具有应用价值。     

单光刀与单光镊激光微束系统

提出了构建一种用于细胞非接触操作的激光微束系统。该系统由 Nd:YAG激光束经声压、热膨胀、汽化等综合效应实现的光刀和 He- Ne激光束经光学动力学效应实现的光镊组成。将两激光束耦合到显微镜中 ,实现了生物细胞的捕获、移动、翻转、打孔等一系列操作。在此基础上 ,分析了形成光镊所必需产生梯度力场的条件和形成光刀对能量的要求 ,进行了系统的总体设计、关键部件设计和选择 ,构建了一套激光微束操作实验系统 ,得到了预期的试验结果。在该系统上成功地实现了非接触细胞操作 ,并对染色体进行了切割。     

光学系统偏振计算的数学模型

提出了计算光学系统偏振效应的数学模型。在文中,光线以矢量波形式表示,Jones矢量表达了与它相垂直的电场矢量。每个界面行为形成一个表面Jones矩阵,通过界面间的Jones矢量传输关系,得出系统的Jones矩阵。     

Surface roughness and removal rate in magnetorheological finishing of a subsurface damage free surface

Asphericalopticalcomponentsareimportantin modernopticalsystems[1].Thereexistmanytypesof aspheres.Thecommonlyusedonesincludeparabola,ellipsoid,etc.[2]Recently,increasingrequirements forasphericalopticalcomponents(e.g.forlithogra phy)togetherwithgrowingfieldsoftheirapplication(e.g.conformalandfreeformoptics)resultina strongneedforopticalfinishingmethodsthatcanbe appliedlocallytopolishcomplexshapedaspheresin brittlematerials(e.g.glass)[3].However,making high precisionaspheresisstillprimarilyanard…     

Surface roughness and removal rate in magnetorheological finishing of a subsurface damage free surface

Based on computer-controlled optical surfacing, a new technique called magnetorheological finishing (MRF), is presented. The new technique combines the features of conventional loose abrasive machining with a wheel shaped polishing tool. The tool incorporates a host of features and has unprecedented fabricating versatility. The pre-polishing and fine polishing processes can be performed only by adjusting different parameters. The material removal function is studied theoretically and the results of simulation present a Gaussian distribution feature. Based on the established theoretical model, material removal rate experiments involving a parabolic mirror are designed and carried out to determine the effect of controllable parameters on size of the gap between the workpiece and the polishing wheel, rotating speed of the polishing wheel, concentration of volume fraction of non-magnetic particles and polishing time. Further experiments are carried out on the surface microstructure of the workpiece, the final surface roughness with an initial value of 10.98 nm reaches 1.22 nm root mean square (RMS) after 20 min of polishing. The subsurface damage experiment and the atomic force microscopy (AFM) measurement on the polished surface can also verify the feasibility of the MRF technique.