1 中国计量大学 计量测试工程学院，浙江 杭州 310018
2 中国运载火箭技术研究院 空间物理重点实验室，北京 100076
为了修正线激光传感器在轮廓测量中的边缘偏差，提出了一种边缘偏差修正方法。该方法通过分析边缘偏差的主要误差来源，建立一种基于曼哈顿距离和切比雪夫距离的混合去噪模型，实现杂散噪声的滤除；采用最小二乘法对线激光轮廓测量误差模型进行补偿。为了验证该方法的有效性，以量块的标称尺寸作为评价指标进行测量校准实验。实验结果表明：该修正方法对杂散噪声的滤除效果显著；其中，未经补偿的尺寸测量误差为0.43 mm，经修正方法补偿后的尺寸测量误差最小达0.04 mm，比前者降低了一个数量级。因此，该方法可有效修正边缘偏差，提高线激光传感器的轮廓测量精度。
线激光 轮廓测量 误差补偿 点云 算法 line laser profile measurement error compensation point cloud algorithm 红外与激光工程
2022, 51(4): 20210317
1 昆明理工大学理学院激光信息处理技术与应用重点实验室, 云南 昆明 650500
2 河北工程大学数理科学与工程学院, 河北 邯郸 056038
提出了两种光瞳在光学扫描全息系统中实现边缘提取的方法,基于双光瞳外差检测来获取物体的全息信息。首先,采用LG光束-轴锥镜光瞳和小孔滤波器作为两个光瞳构建复合光场,并对物体进行扫描,提取边缘信息;其次,在小孔滤波器不变的情况下,采用幂函数分布的振幅型光瞳作为另一种光瞳,完成边缘信息的提取。计算机仿真实验结果表明,使用本文所述的两种光瞳相比使用环形光瞳时实现的边缘提取质量均有提升,且无须进行数字图像处理,简化了实验步骤。
全息 光学扫描全息 光瞳 边缘提取 振幅型光瞳 激光与光电子学进展
2020, 57(23): 230901
1 昆明理工大学理学院激光信息处理技术与应用重点实验室, 云南 昆明 650500
2 河北工程大学数理科学与工程学院, 河北 邯郸 056038
基于瑞利-索末菲矢量衍射理论和振幅透过率函数,研究了轴锥镜的柱矢量光束聚焦特性。研究结果表明,径向偏振光的矢量聚焦场由径向分量及轴向分量构成,而角向偏振光的矢量聚焦场仅由角向分量构成,同时聚焦场焦深随束腰半径的增大而增加。相较理想情况,锥顶为双曲线时,焦深几乎不变,但光强因干涉效应发生振荡,其依赖于入射光的束腰半径,当径向偏振光束腰半径达到4 mm,角向偏振光束腰半径达到3.5 mm时,振荡现象消失。研究结果为轴锥镜的实际应用,以及进一步完善柱矢量光束聚焦场理论提供了参考。
衍射 矢量衍射理论 双曲线顶点 柱矢量光束 束腰半径 振荡现象
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
采用自适应双光梳光谱检测方法对乙炔(C2H2)气体在ν1+ν3吸收带部分的P支谱线进行测量,并通过与HITRAN相应数据库的对比,验证了该方法的准确性。从采样定理出发,分析了自适应主动补偿技术的工作机理,并讨论了其高阶信号和带宽的特性。使用非线性光纤对光梳进行200 nm范围的超连续谱展宽,拓展了其宽谱特性。时域信号单次采样时长为600 μs,光谱分辨率达1.09 GHz,光谱更新频率为180 Hz。自适应补偿技术有效解决了自然室温条件下梳齿快漂引起的光谱抖动问题。同时,光梳振荡源重复频率锁定后均方差抖动控制为7.01 MHz,锁定光梳振荡源的重复频率和反馈调节控制连续激光的中心频率,可有效抑制光梳梳齿的慢漂现象,使双光梳光谱测量系统的稳定运行时间由几分钟提升至半小时量级,增强了自适应双光梳系统的长期稳定性和实用性。
激光光学 光谱分析 自适应双光梳光谱 载波包络相位 重复频率
1 南京理工大学 电光学院， 南京 210094
2 西安西光创威光电有限公司， 西安 710043
针对单频C/A码GPS接收机精度不高的问题，提出一种基于光电经纬仪双站交会测量提高GPS精度的方法。在直角发射坐标系中，利用光电经纬仪测量得到目标的方位角与俯仰角，通过双站交会测量中常用的“水平投影法L公式”计算飞行物的轨迹，与飞行物实际轨迹对比，求得双站交会测量的误差。GPS和光电经纬仪测量同一目标，将两种方法的测量结果对比，以交会测量精度作为GPS的测量基准，与GPS提供的坐标相比对，求得GPS的测量误差。GPS测量其他位置坐标时，测量结果去除求得的测量误差，得到更精确的坐标。
光电经纬仪 交会测量 L公式 GPS GPS optoelectronic theodolites intersection measurement L formula
1 中国科学院 光电技术研究所,成都 610209
2 中国科学院 研究生院,北京100039
基于弹性力学理论,对应力加工方法的原理、算法及玻璃薄板对复杂面型的模拟进行了研究。在球面镜周边分布力和力矩的状态下对球面变形为轴对称非球面进行了分析,以抛物面镜为例,采用有限元法对玻璃薄板周边施加均布弯矩后产生的变形量和最大应力进行了模拟、分析和仿真计算,得出的仿真结果与球面和抛物面之间的理想变形量进行比较,验证了基于弹性力学的应力加工方法加工旋转对称非球面理论的正确性。
光学加工 应力加工方法 弹性力学 抛物面 有限元法 optical fabrication stressed mirror polishing elasticity mechanics paraboloid finite element method
1 中国科学院光电技术研究所,成都 610209
2 中国科学院研究生院,北京 100039
大口径非球面加工技术一直是先进光学制造领域研究的前沿课题,本文开展了以大型非球面应力抛光技术(SMP)为核心的相关先进光学制造技术的研究。研究了应力抛光技术的原理及算法,以加工一块口径为Φ314 mm,F/7 的抛物面镜为例,验证应力抛光技术的合理性和有效性。采用干涉仪检测抛光结束的抛物面其峰值(PV)为3.317λ,均方根(rms)为0.489λ。结果表明,应力抛光技术能够以较高精度、快速地形成旋转对称的抛物面,其面形误差满足或接近于非球面面形的精度要求。
光学加工 应力抛光技术 弹性力学 抛物面 光学测量 optical fabrication stressed mirror polishing mechanics of elasticity paraboloid optical measurement
1 中国科学院光电技术研究所,成都 610209
2 中国科学院研究生院,北京 100039
基于弹性力学理论的应力抛光技术(SMP)是将非球面加工转化为球面加工的新技术,能够有效地提高非球面加工效率。由应力抛光技术的算法及有限元分析、模拟,针对玻璃材料自身的性质以及在球面镜周边施力或力矩来实现球面到非球面之间变形量的要求,设计、加工和装调一套专门用于应力抛光技术的实验装置。为了实现应力抛光技术中玻璃薄板的球面到抛物面之间的变形,以该装置加工了一块口径为Φ314 mm,F/7 的抛物面镜为例,抛光结束的抛物面其峰值(PV)为3.317λ,均方根(rms)为0.489λ,验证了应力抛光技术实验装置的合理性和有效性。
应力抛光技术 光学加工 实验装置 抛物面 光学测量 stressed mirror polishing optical fabrication experimental installation paraboloid optical measurement
中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209
光学加工中边缘问题很难处理,数控加工也是如此.计算机数控能动盘光学加工技术具有高加工效率和抑制中高频能力,而小磨头光学加工技术则有很强的局部误差修正能力.介绍了将这两种数控光学加工技术处理大口径非球面镜面边缘区域误差修正的加工模型算法,并进一步结合二者特点提出大口径边缘加工组合工艺方法.首先使用能动盘加工技术初步磨削工件边缘,接着用小磨头技术进行局部修磨,再使用能动磨盘技术进行表面平滑.这种加工策略能够有效地实现工件边缘区域的定量磨削去除加工.对圆对称工件的细磨试验证明了这一点.
边缘效应 能动磨盘 小磨头加工 光学加工
1 中国科学院,光电技术研究所,四川,成都,610209
2 中国科学院研究生院,北京,100039
环形子孔径拼接技术是一种无需辅助元件就能检测旋转对称大口径非球面镜的有效手段.根据该技术的检测原理,从几何光学的角度建立了子孔径规划模型,给出了模型数值求解的具体方法.以一口径为700 mm、中心遮拦为160mm、顶点曲率半径为3000 mm的抛物面镜为例进行了数值计算,且从物理光学的角度对数值计算结果进行了进一步分析和解释,并进行了初步的实验研究.结果表明,该模型具有较好的预测效果,可为实际检测方案设计提供理论依据,使得检测过程可控、量化和可重复.
光学测试 干涉计量 规划模型 数值计算 环形子孔径 大口径非球面镜
