基于双面集成微结构薄片元件在集成光学成像、光束整形等方面的应用日益普及, 针对其中一些一体化、高深宽比结构在制作方面的难点问题, 本文提出一种无基膜支撑、高深宽比的双面集成微结构元件的制作新方法——紫外压印改进技术。通过该方法, 成功地制作了无基膜、高深宽比结构的集成导光板样品; 样品上下表面微结构形貌与金属模具在误差范围内保持一致, 转印复制过程的物理结构形变小, 且样品的厚度整体均匀、平整无翘曲。实验结果表明, 本文提出的紫外压印改进技术方法能有效地制作无基膜支撑、双面集成高深宽比的微结构元件, 可望在集成光学成像及光束整形、匀光、导光、聚光等光学器件制作领域有良好应用。

为识别铟锡氧化物导电薄膜透明区域内可能存在的加工型和移交型缺陷，并满足实际应用需求，提出了基于高分辨率视觉系统的自动缺陷识别方法.根据铟锡氧化物薄膜光学特性和空间要求，设计了工作距离为30 mm的科勒式同轴光照明模块.此外，为了与照明部分通用光学元件，设计了适用于应用检测的高分辨率成像模块.完成图像采集后，为便于分别检测两类缺陷，采用了两种预处理方法：对图像进行邻域半径r=7的中值滤波并与原图像相减后，获取清晰的划痕缺陷；对图像进行形态学和与阈值处理后，获取对比度为48%的透明电路图案.处理后的图像为缺陷的自动识别提供了可靠的依据，保障了铟锡氧化物薄膜定位的灵敏度和准确度.

铟锡氧化物(Indium Tin Oxide, ITO)导电层是触控显示技术的绝对定位元件, 为保障定位的灵敏性和准确性, 需对导电层表面缺陷进行质量检测.本文针对导电层透明区域机器视觉自动检测存在的问题, 提出了图案对比度增强的方法.该方法首先利用ITO材料的光谱属性及其表面光学特性, 设计出用于ITO导电层检测的近红外同轴光照明, 将图像对比度从零提高到4.5%.在通过光学方法实现了对比度从无到有的转变后, 充分利用数字图像预处理的优势, 结合基于小波变换的非线性增强方法, 最终成功将对比度提高至16%, 为后续ITO导电层缺陷的分析和识别提供了良好保障.

基于半导体行业中PCB焊膏印刷检测的实际应用, 采用0.45 WXGA DMD芯片设计了数字条纹投影光学系统.以LED作为光源, 结合透镜阵列照明DMD芯片;同时, 为了减小投影三角关系造成的条纹周期不均匀性对检测结果的影响, 采用双远心光路结构将DMD生成的条纹成像到待测表面, 且适用的最小检测面积为1mm2.光学模拟结果表明, 该数字投影系统在被投影表面上的照明均匀性为91%, 投射条纹的对比度高于0.8, 且条纹周期均匀, 为实际应用与后续条纹分析提供了良好保障.

针对工作波长为1 064 nm、脉冲宽度为10～20 ns的低占空比激光定向工程应用背景，提出了一种基于电子俘获材料红外上转换、S20光电阴极光电转换，双微通道板电子倍增、四阳极板接收的新型光电倍增管位敏探测器组件新方案.分析和研究了探测器组件原理样机研制过程中的高效能、短余辉红外上转换材料的优化选取、高性能组合光电阴极的设计和制作等关键技术，对原理样机进行了主要性能测试，取得了有效测试数据.对原理样机中存在的技术问题和改进途径进行了分析.

为了提高激光焊接机激光输出的能量稳定度，采用了在输出端加激光功率检测装置并将其实时信号反馈到控制端，形成一个闭环控制系统的控制方法，进一步提出了在激光功率负反馈信号中加入相位补偿信号以达到提高激光能量控制精度的目的。同时，在激光焊接机软件设计上加入了激光能量波形控制功能，以拓宽激光焊接加工的应用领域。与传统的激光电流负反馈的能量波动为8%以上相比，采用功率负反馈可使激光能量波动控制在3%以内。实验结果表明，选择激光功率波形，可以改善焊接质量。

设计并研制了一种新的微通道板选通X射线纳秒分幅相机,相机系统由带有行波选通微带光电阴极的近贴聚焦分幅变像管、电控单元、针孔安装和调节系统及真空系统组成。电控单元提供相机工作需要的直流电压和脉冲开关电压。输出图像由采用光纤面板耦合到荧光屏的CCD相机读出。采用厚50 nm的Au作为变像管光电阴极,相机谱响应范围0.1～10 keV。可获得八幅分幅图像,每幅曝光时间1 ns,2 ns和5.0 ns三档可调,像幅时间间隔分2 ns、5 ns和10 ns三档可调。相机动态空间分辨力优于18 lp/mm,触发晃动小于100 ps,时间抖动小于5%。并可实现远距离监视、控制和数据采集。对相机静态特性和动态特性的实验标定及应用现场所获得的实验结果均表明,相机工作性能稳定,具有几何畸变小、动态范围大等特点,满足Z-箍缩实验研究的需要。

为克服目前传感应用领域借用传感性能并不优异的通信用光纤光栅的不足,在总结传感用光纤光栅制作技术的特点和要求基础上,对近年来传感用光纤光栅的制作技术进行了系统回顾,具体分析了耐高温、高机械强度、增敏/去敏等常见传感用布喇格光纤光栅的写入技术以及紫外曝光、机械变形、红外激光逐点写入等传感用长周期光纤光栅的制作方法,最后对传感用光纤光栅制作技术的发展方向进行了预测.

叙述了输出功率稳定、功率因数改善的激光电源的设计原理及电路构成.该电源输出功率可以不随电网电压变化而基本保持一定,从而可使激光输出能量稳定度大大提高.由于采用了功率因数改善的电路,该电源有效地抑制了谐波噪声,减少了电力设备的输入电流容量,拓宽了电源输入电压的范围.

针对目前温湿度测量过程中电量传感器长期稳定性和互换性差的不足,以光纤光栅为基础,以改性PI薄膜为湿敏涂层,研制出了一种新型非电量温湿度传感器.详细阐述了其测量原理、制作工艺及其主要参量的优化确定,对其测量范围、测量精度、湿滞特性等主要特征参量进行了试验测定.测试结果表明:该传感器可在20～80℃、10%～90%测量范围内实现精度为±0.2℃和±5%的实时测量,且具有响应时间短(≤15 s)和长期稳定性好等优点.