报道了一种基于交叉偏置磁场的单光束单调制三轴原子磁力仪。基于Bloch方程研究了单光束泵浦探测结构实现三轴磁场检测的理论，提出使用交叉偏置磁场来旋转原子自旋极化方向实现三轴磁场探测的方案，并通过实验进行了验证。仅采用单一调制磁场，在抑制低频噪声的前提下避免了磁场串扰问题。实验结果表明：在零磁场环境下，系统对X轴方向待测磁场的响应带宽为90 Hz，系统灵敏度为21 fT/（Hz^1/2）；在Z轴方向施加34 nT的偏置磁场时，系统对Y轴方向待测磁场的响应带宽为130 Hz，系统灵敏度为26 fT/（Hz^1/2）；在Y轴方向施加38 nT的偏置磁场时，系统对Z轴方向待测磁场的响应带宽为128 Hz，系统灵敏度为29 fT/（Hz^1/2）。该三轴原子磁力仪体积小、结构简单且制作成本低，有望应用于生物医疗等领域。

玻璃、透镜等透明物体在光学系统中有广泛的应用,表面质量优劣对系统性能有较大的影响。利用光的偏振特性,提出一种基于偏振透射结构光的表面缺陷检测方法。利用所搭建的透射系统产生偏振透射条纹结构光,该结构光投射到被测物体表面,经被测物体后发生变形;然后采集变形条纹,提取相位信息,解出调制度,得到被测物体的表面缺陷信息。实验结果表明:所提方法能够消除灰尘的影响,并可以有效提高系统信噪比,有望用于平板厚透镜、大曲率光学透镜等透明物体的缺陷检测。

磁场作为磁性物质的基本特性之一,备受人们关注,在**、医疗、工业等领域都有着广泛的应用。对高灵敏度微型光学原子磁力仪的基本原理、发展进程和应用前景进行了梳理。阐述了微型光学原子磁力仪的工作机理及系统组成,论述了原子气室制作方法及优化方法、原子气室加热方法、磁场信号检测等关键技术的发展历程,对高灵敏度微型光学原子磁力仪的最新研究进展进行综述,并对微型光学原子磁力仪的应用前景进行了展望。

利用基于条纹投影技术进行三维测量时，其相位提取精度直接决定着测量精度，而在实际测量中，由于待测物体存在一定反射率，因此相机拍摄到的结构光条纹在一些区域常会曝光过度，导致条纹相位产生高光误差，影响测量结果。本文分析了条纹投影技术中镜面反射光对相位提取精度的影响，提出了一种基于高动态范围图像（High Dynamic Range Image, HDRI）技术的高光误差补偿方法，可在不增加系统复杂度的前提下补偿高光误差，并针对金属工件表面三维形貌进行了测量实验验证，结果表明，在未消除高光误差时，测量高度整体向上平移 15 mm，且在高光区域存在额外 0～20 mm不等的测量误差，在使用 HDRI技术后有效补偿了高光区域的相位误差，提高了金属工件三维测量的准确度。

相位测量偏折术中的相位误差主要分为CCD相机的随机误差以及由结构光照明光源与CCD相机的非线性响应导致的非线性误差。从影响相位误差的根源分析,建立了条纹质量与相位误差、相机镜头光圈数、编码条纹的周期、调制度等因素的分析模型,并对该模型的可靠性与正确性进行仿真与实验验证。理论分析、仿真与实验结果表明:获取条纹的对比度与相机镜头光圈数、编码条纹的周期和调制度成正比,获取条纹的正弦性与相机镜头光圈数、编码条纹的周期及调制度成反比。根据该条纹质量分析模型优化系统参数,可以获得高质量的条纹。该条纹质量分析模型同样适用于面结构光三维测量等其他技术。

条纹反射技术中的多义性误差将直接影响测量结果的精度, 现有的多义性误差消除方法会大大增加系统复杂程度, 且只能补偿部分的误差。推导了条纹反射系统不含多义性误差的准确相位-梯度解析模型, 对该模型仿真分析得出: 当系统设置满足进入相机的光线与参考平面和显示屏都成90°夹角条件时, 系统多义性误差近乎为0的结论, 基于此, 提出一种基于同轴光路系统结构, 实验证明了所提出的同轴光路系统结构在物体表面高度从0增加至3 mm时多义性误差始终近乎为0, 普通系统结构的多义性误差随着物体表面高度从0增加到3 mm时, 多义性相位误差从0增加至15 rad, 实验证明使用提出的同轴系统可以大大抑制条纹反射技术中的多义性误差。

研制了一种基于可调F-P滤波器的线性波长扫描窄线宽光纤激光器。该激光器采用环形腔结构, 以高增益掺Er3+光纤(Er30-4/125)作为增益介质, 以保偏掺Er3+光纤(EDF08-PM)作为可饱和吸收体抑制跳模, 同时结合F-P滤波器选频, 获得了单频窄线宽的激光输出。通过线性调节F-P滤波器的驱动电压, 实现了对激光器波长的线性扫描。在两只975nm单模激光器的双向泵浦下, 实验中测得激光器阈值为15mW, 最大输出功率为24.3mW, 3dB线宽约为5.2kHz。当F-P滤波器在6.1~10.2V的线性电压驱动下, 激光器波长的线性扫描范围为1542.404~1558.836nm。

传统傅里叶变换轮廓术(FTP)采用单一频率条纹测量时存在着由于待测物体高度变化剧烈导致的相位展开困难。结合数字点阵和正弦条纹投影的复合编码三维数字成像方法能有效解决相位模糊和误差传播的问题,但在实际测量中需要分别采集点阵图像和正弦条纹图像,影响了测量的实时性。提出一种新型彩色复合光栅测量方法,实现了从一帧图像中分别得到点阵图像和正弦条纹图像,并以点阵图像为依据对正弦条纹图的截断相位进行展开。理论分析和实验结果表明,该方法适合于不连续物体的三维测量,同时抑制误差传播能力强,具有较高的测量效率。

报道了采用双光纤光栅(FBG)法布里-珀罗(F-P)腔选模的线形腔结构窄线宽光纤激光器。激光器以高掺杂Er3+光纤为增益介质，利用全光纤型法拉第旋转器(FR)抑制空间烧孔效应，通过两个短光纤光栅法布里-珀罗腔选模，产生了稳定的1534.83 nm单频激光输出。激光器采用两支976 nm单模激光二极管(LD)抽运，两端输出。激光器阈值抽运光功率为12 mW，在总抽运光功率为145 mW时总输出信号光功率为39.5 mW，单端最高输出信号光功率为22 mW。光-光转换效率为27%，斜率效率为29.7%。随着抽运功率的增加，激光器输出功率趋于饱和。采用延迟自外差方法精确测量光纤激光器线宽，实验中使用了15 km单模光纤延迟线，由于测量精度的限制，得到激光器的线宽小于7 kHz。这种光纤激光器具有输出功率高、线宽窄、信噪比高的特点，可用于高精度的光纤传感系统。

在相位测量轮廓术中,需要建立空间相位分布和高度坐标之间的映射关系,这一过程又称为系统校准.本文提出了一种基于时间相位展开的高度坐标校准方法.对于模块校准过程中虚拟平面的连续相位分布的恢复以及它们之间准确相对位置的恢复问题,采用了负指数序列的时间相位展开.该方法具有过程简单的特点,对平面校准的标准偏差为0.20mm.实验结果证明了该校准方法的有效性和可行性.