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.     

能量天平动圈位移的激光干涉测量研究

为精确测量普朗克常数h,实现能量天平法建立量子质量基准,提出了三轴双频激光外差干涉和折叠式Fabry-Perot(F-P)干涉绝对距离测量相结合的激光干涉测量方法,用于精密测量和定位能量天平装置中沿竖直方向在均匀磁场中运动的互感线圈位移。用三轴双频激光外差干涉精密测量运动线圈的质心位移和姿态,位移测量不确定度为10nm;进而将F-P腔干涉绝对距离测量与外差干涉测量结果进行比对和校准。仿真表明,采用本文方法,当位移测量范围约为30mm时,测量分辨率优于1nm。将该方法运用于真空中线圈位移测量,相对测量不确定度优于1.0×10-9。     

纳米级二维激光外差干涉仪的设计

纳米级二维激光外差干涉仪的设计陈晓梅曹航周自力亓爱会（长城计量测试技术研究所北京１０００９５）本文提出的一种５０μｍ测量范围内，２ｎｍ不确定度、０．５ｎｍ分辨率的二维激光外差干涉仪的设计是为建立国防项目，而预先研究的关键技术之一，即激光外差干涉测量仪...     

探测激光超声用的激光外差干涉仪

简述了外差干涉法探测固体表面激光超声的原理和实验结果，讨论了信号光，参考光的准直角对信噪比Ｓ／Ｎ影响和信号光在光束器上的入射角对３外差信号强度的影响，理论和结果表明：当选择入射角时，可以得到约２倍的外差信号强度。为提高检测信号的强度，提出并讨论了外差干涉的共轭输出法。     

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。     

激光位相调制的麦克尔逊干涉光外差探测

导出了激光经位相调制后的麦克尔逊干涉光外差探测的讯号特征表式。并讨论用该技术对激光进行稳频及用来测量反射镜的反射率的现实可能性。     

物体亚表面的纳米探测研究

利用光纤构建了一套光学相干层析系统(OCT),并在光纤末端安装自聚焦透镜,采用宽光源对抛光物体亚表面微缺陷的存在进行了无损在体层析检测.利用光外差技术实现对样品的高分辨率检测.提出利用光学相干层析系统检测抛光物体亚表面微缺陷的方法,同时本实验系统的分辨率小于600 nm.系统中的光源相干长度为3.5 μm,光程为往返式,因此本系统的相干长度为1.7 μm.实验证明本系统在探测抛光物体亚表面的微缺陷中,可以清晰地识别3～4个微缺陷点区域.     

磁记录微观摩擦学性能测试仪的研制

为展开磁记录微观摩擦学的研究 ,自行研制了磁记录微观摩擦学性能测试仪。它可以模拟磁盘系统 ,并通过计算机对高速电机转速和起停状态的控制来精确模拟硬盘的各种运行及起停状态。该仪器实现了动态摩擦力、正压力、飞行间隙和微磨损的在线测量。测力系统采用相互垂直的簧片式微悬臂结构 ,正压力通过位移精确控制 ,正压力和摩擦力的分辨率分别达到 5μN和 1μN。膜厚测试系统中 ,采用双色光入射 ,保证测量系统在各种膜厚下都具有高分辨率 ,利用相对光强光干涉法 ,使测量系统在膜厚方向上的分辨率稳定在 0 .5 nm ;磨损测量系统中利用等厚干涉原理 ,来实现磁盘高速旋转下的非接触实时磨损厚度测量 ,可测磨损厚度的分辨率小于 1.5 nm     

基于白光干涉的MEMS三维表面形貌测量

利用白光干涉垂直扫描原理,设计了测量微机电系统(MEMS)表面形貌特征的垂直扫描白光干涉系统.该系统由垂直扫描位移工作台驱动被测件,通过检测被测件表面的干涉条纹变化得到表面形貌.垂直扫描位移工作台利用压电陶瓷驱动柔性铰链结构进行纳米驱动,光栅传感器监控整个垂直扫描过程,对压电陶瓷的非线性误差进行实时补偿.垂直扫描位移工作台的性能分析表明:分辨率达到1 nm,定位精度小于10 nm.同时采用图像分析技术对光学仪器测量台阶出现的噪声进行了消噪处理,试验结果表明垂直扫描白光干涉系统能够实现MEMS三维表面形貌的高精度测量.     

透射光牛顿环装置及条纹性质的讨论

改变牛顿环传统的观察方式,观察透射光的牛顿环.通过增大玻璃平板上表面和透镜凸面的反射率,可提高干涉条纹的可见度.并分析了不同反射率情况下透射光和反射光干涉条纹的性质.     

基于参考物镜的数字全息显微相位畸变自动补偿

建立了参考物镜与数值拟合相结合的方法,对离轴数字全息显微系统的相位畸变进行补偿.因为物镜带来的光波曲率差异,预放大数字全息显微系统往往产生附加相位因子.在参考光路中引入相同参考物镜,利用物理方法初步消除因为曲率问题带来的相位畸变.参考物镜加入以后,相位畸变主要来自三个方面.衍射计算时使用数字模拟平面参考光,离轴结构存在空间角,产生一次相位畸变;实际记录到的全息图,参考物镜实验误差导致了残余二次相位畸变;光路中其他光学元件形成像差,无法获取正确的微结构三维形貌.数值上通过多项式对整个相位表面作曲面拟合,利用相位表面与该拟合曲面的差值,提取样品真实相位分布.只用一幅全息图,经过一次多项式拟合便实现了多次相位畸变的自动补偿.以USAF分辨率板作为微结构样品作形貌测量,验证了该方法的准确有效.     

光学轮廓仪测量原理及其误差分析

文中介绍了光学轮廓仪的测量原理及其误差分析。提出了一种干涉相位差与检偏器方位角成线性关系的微分干涉显微镜．应用相移干涉技术，实现了对表面轮廓的高精度测量。由于采用了共光路干涉体系，仪器对机械振动等外界干扰不敏感，在一般场合下测量精度可优于 １ｎｍ。     

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。     

光学外差法检测超光滑表面粗糙度

随着加工技术的发展,超光滑表面粗糙度的测量变得越来越重要．讨论了一种利用光学外差法检测超光滑表面粗糙度测量系统,采用Ｚｅｅｍａｎ效应激光管得到差频光束,提出了新的优化测量光路．该光路仅使用一个半波片改变一路光束的偏振态,不仅克服了以前广泛使用的类似测量系统中光路具有可逆性的缺陷,保证了系统的稳定性,且同时使接收端光束的偏振态方向一致,使干涉信号可见度最大,提高了系统的信噪比和测量精度．采用两光束同心聚焦扫描方法可实现表面粗糙度的绝对测量．光路结构简单,实用性强．通过样品测量研究了本系统的测量稳定性和测量精度．结果表明,系统对表面粗糙度测量精度均方根值小于１ｎｍ．     

光纤测量粒子直径的方法研究

本发明方法是用光纤测量粒子直径及分布的方法。通过在光纤探头内的若干根光纤传输光束直接发射到被测粒子上,由设置在光纤探头内的接收装置把接收到的粒子遮挡光信号传送到光电元件;经处理,由计算机采集,然后计算出粒子运动速度、方向、直径及分布。它能精确、快速地测量大于20μm 的粒子运动速度,方向,直径及分布。     

活塞异形外圆几何尺寸测量原理的研究

活塞异形外圆几何尺寸包括裙部椭圆度和轴向截面中凸度。本文研究在一般机械精度的仪器主轴系统上,应用仪器误差修正技术,提高测量结果的精度的原理和方法。对样机测试结果表明,未经修正技术的测量标准误差为1.8微米,经应用修正技术的测量标准误差为0.6微米,达到设计要求。     

基于半导体器件的弯管非接触测量原理研究

在接触式弯管测量机的基础上,采用半导体激光器和光敏二极管设计的测量叉来实现对弯管的非接触测量．给出了测量叉的光学结构,研究了测量原理,推导了数学模型,分析了该方法产生误差的原因,提出了提高测量精度的措施．     

Thermal radiation scanning tunnelling microscopy

In standard near-field scanning optical microscopy (NSOM), a subwavelength probe acts as an optical 'stethoscope' to map the near field produced at the sample surface by external illumination. This technique has been applied using visible, infrared, terahertz and gigahertz radiation to illuminate the sample, providing a resolution well beyond the diffraction limit. NSOM is well suited to study surface waves such as surface plasmons or surface-phonon polaritons. Using an aperture NSOM with visible laser illumination, a near-field interference pattern around a corral structure has been observed, whose features were similar to the scanning tunnelling microscope image of the electronic waves in a quantum corral. Here we describe an infrared NSOM that operates without any external illumination: it is a near-field analogue of a night-vision camera, making use of the thermal infrared evanescent fields emitted by the surface, and behaves as an optical scanning tunnelling microscope. We therefore term this instrument a 'thermal radiation scanning tunnelling microscope' (TRSTM). We show the first TRSTM images of thermally excited surface plasmons, and demonstrate spatial coherence effects in near-field thermal emission.     

Orthogonal linear polarized lasers(Ⅲ) Applications in self-sensing

In this paper, the applications of orthogonal linear polarized lasers in self-sensing are reviewed. The properties for such a laser include the production of a new frequency in one longitudinal mode spacing, the tuning of frequency difference, the change of polarization states as cavity tuning, the control of mode competition intensity, the optical feedback, and so on. The orthogonal polarized lasers have been used as a laser nanometer ruler based on competition between two polarized lights in a HeNe laser and as a displacement measurement tool based on the optical feedback in the orthogonal polarized lasers. They are also used in the phase retardation measurement of a waveplate, the angle measurement, the vibration measurement, the pressure/force measurement, the weak magnetic field measurement,and so on. The structures of these new devices are simple and compact with the great advantages of high resolution and high accuracy.Some of these devices can trace to the source of the laser wavelength. The nanometer laser ruler is an example whose measurement range is 12 mm, resolution is 79 nm and linearity is less than 5×10- 5. The repeatability of the phase retardation measuring system of waveplate can reach 3'.     

磨削表面分形行为研究

运用变分法研究了磨削表面的分形行为，认为用分形维数评价磨削表面的表面粗糙度与传统的评价参数相比，具有与采样长度和测量仪器分辨率无关的优点，可作为一个评价参数来评价磨削表面的表面粗糙度．