1 吉林工程技术师范学院量子信息技术交叉学科研究院，吉林 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室，吉林 长春 130052
3 长春理工大学电子信息工程学院，吉林 长春 130022
为了解决测角传感器精度和径向尺寸之间难以调和的矛盾，从辐通量和莫尔条纹的角度，详细推导和分析了端面光栅轴系误差和柱面光栅轴系误差，并建立了误差模型。基于轴系误差分析，设计了一款结合端面光栅和柱面光栅的立体光栅测角传感器，并搭建了立体光栅测角传感器实验系统。实验结果表明，当读数头呈均匀分布时，立体光栅测角传感器的误差为6.75"；当读数头呈非均匀分布时，立体光栅测角传感器的误差为4.33"。研究结果为轴系误差的抑制提供了新方法，为小型化、高精度测角传感器的研制提供了参考。
测量 测角传感器 轴系误差 角度测量 误差分析 圆光栅 激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2312005
1 吉林工程技术师范学院 量子信息技术交叉学科研究院，吉林 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室，吉林 长春 130052
3 长春理工大学 光电信息学院 商学分院，吉林 长春 130000
为探究毫秒脉冲激光辐照单晶硅的热损伤规律和机理，利用高精度点温仪和光谱反演系统对毫秒脉冲激光辐照单晶硅的温度进行测量。分析温度演化过程，研究毫秒脉冲激光对单晶硅热损伤全过程的温度状态和对应的损伤结构形态。研究表明：脉冲宽度固定时，激光诱导的单晶硅的峰值温度随能量密度的增加而增加；当脉冲宽度在1.5~3.0 ms之间时，温度随脉冲宽度的增加而降减小。温度上升曲线在熔点（1 687 K）附近时出现拐点，反射系数由0.33增加为0.72。在气化和凝固阶段，出现气化和固化平台期。单晶硅热致解理损伤先于热致熔蚀损伤，在低能量密度激光作用条件下，应力损伤占主导地位，而在大能量密度条件下，热损伤效应占主导地位。损伤深度与能量密度成正比，随脉冲个数增加迅速增加。
长脉冲 激光 单晶硅 热损伤 应力 熔蚀 long pulse laser monocrystalline silicon thermal damage stress ablation 红外与激光工程
2020, 49(3): 0305002
1 吉林工程技术师范学院 量子信息技术交叉学科研究院，吉林 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室，吉林 长春 130052
为满足浸没式光刻照明系统对掩模面高均匀性和不同照明模式的要求，对照明系统中的照明模式变换器进行了研究。采用衍射光学元件(Diffractive Optical Elements，DOE)来产生各种照明模式，从光栅结构出发，经两步变换分析了光栅转变为DOE的过程。并提出一种离散抽样加密算法，以抽样线宽1~5 μm的四极照明DOE为例，揭示了DOE特征尺寸、衍射效率和光强分布非均匀性的实际对应关系。设计结果表明：随着抽样线宽的减小，整形光束的衍射效率和均匀性将得到较大提高。利用接触式光刻工艺完成了特征尺寸为1.76 μm×1.76 μm的16台阶照明模式变换DOE的制作，通过搭建光学测试平台对不同照明模式下DOE的光强非均匀性和衍射效率进行了测试，结果满足设计要求，验证了离散抽样加密算法能够有效指导照明模式变换系统DOE的设计。
浸没式光刻 照明模式变换 衍射光学元件 离散抽样加密算法 immersion lithography illumination mode transformation diffractive optical element discrete sampling encryption algorithm 红外与激光工程
2019, 48(9): 0916004
1 吉林工程技术师范学院 量子信息技术交叉学科研究院，吉林 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室，吉林 长春 130052
3 长春理工大学 电子信息工程学院，吉林 长春 130022
为了提高测角系统的测量精度，基于误差的特性和表现形式，从谐波角度对测角系统中的刻划误差、光电信号误差、偏心误差、倾斜误差和变形导致的误差建立相应的数学模型，并对偏心误差和倾斜误差进行仿真分析。搭建了金属圆光栅测角系统，对系统中的误差进行了分析和修正。实验结果表明：测角系统测角误差为134.2″，修正后误差为32.23″，圆光栅测角系统误差分析为后续的误差补偿提供了理论基础。
圆光栅 测角系统 偏心误差 误差分析 circular grating angle measuring system eccentricity error error analysis
1 吉林工程技术师范学院量子信息技术交叉学科研究院, 吉林 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室, 吉林 长春 130052
3 长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
提出了一种基于自准直仪的在位校准方法。基于圆周封闭原则和傅里叶级数的性质,建立了测量值与理想值之间的函数关系,利用理想刻线位置和实际刻线位置的偏差,获得了校准曲线,详细推导和分析了校准原理,搭建了校准测角系统,并进行了实验验证。实验结果表明,单读数头测角传感器原始测角误差为734.8″,校准后误差为2.4″,且校准效果优于常用的谐波补偿方法,校准系统的重复性优于0.13″。在位校准方法能够有效减小测角误差,且方法简单,校准效率高。
测量 实时校准 角度传感器 角度测量 误差分析
1 长春理工大学 电子信息工程学院, 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
3 中国科学院光电研究院, 北京 100094
为了充分利用源图像重要特征,提出了一种基于迭代导向滤波与多视觉权重信息的红外与可见光图像融合算法.首先,通过一种迭代导向滤波器将输入图像分解为基础层与细节层; 其次,利用边角信息、清晰度与对比度来综合确定二进制权重系数,再选择导向滤波对其优化,进一步去除噪声并抑制伪影的产生; 最后,应用重构准则对基础层与细节层进行组合,得到融合图像.实验结果表明,与其它多尺度分解相比,该方法具有尺度感知特性,可以更好地分离空间重叠的特征,不仅可以使夜视融合图像的细节信息更突出,还能够有效地抑制伪影.
图像融合 多尺度分解 尺度感知 迭代导向滤波器 视觉信息检测 Image fusion Multi-scale decomposition Scale-aware Iterative guided image filter Visual information detection
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院光电研究院激光测量技术研究室, 北京 100094
3 中国科学院大学, 北京 101407
4 长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
针对测角系统在线校准问题,提出了一种基于多读数头布局的自校准方法。通过多组传感器的测量数据,利用圆封闭原则和傅里叶级数的性质,建立测量值与误差之间的函数关系,并基于多读数头布局原理,对自校准读数头布局进行优化,以提高校准方法对误差的抑制能力,实现单读数头测角传感器的自校准。设计了单轴转台,搭建了自校准测角系统,并进行了实验验证。实验结果表明:测角系统采用自校准方法后,单读数头测角传感器的测角误差为6.10″,在相同的测量环境下,其校准精度接近借助外部参考标准的传统谐波标定方法。自校准方法可有效抑制测角误差,显著提高测量精度。
测量 角度测量 测角传感器 多头读数 自校准 误差分析
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院光电研究院, 北京 100094
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 长春理工大学 电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
为了解决测角系统在实际应用中的在线校准问题, 设计了一种圆光栅测角传感器在线自校准系统。基于圆封闭原则和傅里叶级数的性质, 建立了测量值与单读数头误差之间的关系, 实现单读数头自校准。该自校准系统由读数头、玻璃圆光栅、单轴转台和多通道采集控制系统组成。实验结果表明, 测角传感器自校准系统的单读数头测量精度为±5.90″, 接近于借助外部参考标准的谐波补偿方法后的精度, 系统测量重复性小于0.76″。自校准测量系统可实现圆光栅测角传感器在线校准的同时, 满足了精密测量领域对精度和可靠性的要求。
角度传感器 圆光栅 自校准 angle sensor circular grating self-calibration 红外与激光工程
2018, 47(1): 0117004
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院 光电研究院, 北京 100094
3 中国科学院大学, 北京 100049
在不增大码盘尺寸的前提下, 对测角传感器读数头的布局展开研究, 以研制小型化高精度的测角传感器。本文基于测角误差的谐波分析结果, 详细推导和分析了多读数头布局对角度测量误差的抑制原理。通过对几种典型多读数头布局方式进行深入研究, 提出一种采用奇数头和偶数头相结合的读数头混合布局方式, 以消除更多更高阶次误差, 提高测角传感器的精度。实验结果表明, 当采用三个、四个和六个读数头均匀布局形式时, 测角传感器的测角精度分别为15.44″、9.72″和8.96″; 当采用六个读数头优化布局的方式时, 测角精度可达到7.7″。上述结果说明多读数头优化布局可有效抑制测角误差, 提高测量精度。
角度测量误差 测角传感器 多读数头 谐波分析 布局方式 angle measurement error angle measurement sensor multiple reading head harmonic analysis layout form
1 长春理工大学, 吉林 长春 130000
2 吉林省光电测控仪器工程技术研究中心, 吉林 长春 130000
3 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130000
星模拟器作为星敏感器的地面标定系统, 用来模拟星点像的大小、星等、光谱、色温、星的位置及星之间的角距等。随着航天技术的不断发展, 对星模拟器本身的要求也越来越高, 进而使星模拟器重要部件准直光学系统的设计成为关键因素。利用离轴反射式光学系统无色差、体积小、光利用率高、中心无遮拦等特点, 提出一种离轴抛物面式准直光学系统。该系统由离轴主抛物面反射镜和次平面反射镜组成, 实现了通光口径为Φ300 mm, 焦距为3 000 mm, 视场角为30′的准直光学系统设计, 经像质分析表明, 在视场角内畸变为0.006 2%(小于0.01%), MTF达到衍射极限, 波相差为0.071 6 λ, 所设计的光学系统能满足要求, 并论述了准直光学系统的装校过程。
星模拟器 离轴反射系统 光学设计 大口径 star simulator off-axis reflection system optical design large aperture
