非线性误差是基于Faraday效应的干涉式数字闭环光纤大电流传感器基本测量准确度的主要影响因素。考虑到传感光路中偏振交叉耦合、圆偏振态不理想等因素的影响，计算了与调制信号同频的干涉信号，得到了闭环反馈相移与被测电流之间的非线性跟踪关系。仿真结果表明：传感光纤线性双折射、1/4波片方位角及相位延迟误差、相位调制器输出尾纤偏振串音是光纤大电流传感器产生非线性误差的主要原因。需根据被测电流的动态范围相应提高相位调制器输出尾纤耦合及熔接对轴精度。通过求解光纤敏感环微分模型方程，提出了波片参数与椭圆双折射光纤拍长-螺距比的匹配条件，实现了传感器对Faraday效应的线性响应，降低了椭圆偏振传感信号造成的非线性误差。实验结果表明：采用参数匹配的1/4波片后，在6~500 kA范围内，传感器比例因子随被测电流的变化量为0.2%，相比于理想1/4波片降低了一个数量级。

针对用于起重机械结构健康监测的光纤布喇格光栅(FBG)应变传感器疲劳性能未知问题, 采用动态载荷与静态拉伸相结合的试验方法, 对起重机械钢结构疲劳损伤监测中的3种封装形式FBG应变传感器开展了疲劳性能研究, 分析了反映传感器性能的灵敏度系数、带宽、边摸抑制比、峰谷比、零点波长、动态应变分别随疲劳次数增加时的变化情况。试验结果表明: 3种封装方式的FBG应变传感器疲劳前后, 在加载、卸载相同载荷时, 灵敏度系数相差最大不超过0.1 pm/με, 带宽均值为0.19~0.23 nm, 峰谷比和边摸抑制比随疲劳次数的增加变化趋势相同, 零点波长变化最大值为0.31 nm, 动态应变符合二次指数函数分布特征。

为实现方体加工过程中快速准确的测角目的，解决传统测角技术难以适应大批量的方体加工问题，对平面干涉仪测立方体直角方法进行了研究。通过理论推导建立了待测角度偏差与干涉条纹条数的关系式，同时为在线加工过程角度的修正提供理论及检测方法的指导。通过对90 mm×90 mm×90 mm的立方体进行测角工艺探究，实现了用平面干涉仪对立方体直角误差的检测，以及误差正负的判断，结果表明当视场内条纹数m=5.5时，直角误差δ≤2″。条纹收缩时为正误差，条纹扩散时为负误差。

研究了高重心小抛光面的方形工件(抛光面大小30 mm×30 mm, 高90 mm)环形抛光中, 倾覆力矩对工件面形的影响。通过分析方形工件在工件孔中的运动轨迹及受力情况, 发现了工件与工件孔壁碰撞会导致工件倾斜, 高重心的工件在碰撞时倾斜幅度较大, 倾斜角度和工件与工件孔壁间的间隙有关。重心较高的方形工件, 以及工件与工件孔壁间隙的增大都会增加由倾覆力矩导致的面形变凸与畸变。在高重心小抛光面的方形工件侧面粘接玻璃靠体后, 工件的重心降低, 工件孔与工件间的间隙减小, 成功解决了面形变凸与畸变的问题, 面形PV达到0.056λ, PV-|POWER|达到0.054λ, 满足了生产需求。

端接光纤光栅应变传感器具有无多峰、栅区不直接受力和各点受力相等等优点,在基片式和夹持式等传感器封装中得到广泛应用。但黏接层的剪切变形会导致光纤光栅测量应变与基体结构应变不同,从而产生应变测量误差。实际使用中,需要准确获得黏接层剪切变形影响下光纤光栅应变与基体结构应变的函数关系,以提高应变的测量精度。为此,推导了线黏弹性表面黏贴式端接光纤光栅应变传递方程,建立了瞬时响应和准静态响应下光纤光栅和基体之间的平均应变传递模型。讨论分析了影响平均应变传递率的因素,给出明显优于栅区黏接式光纤光栅应变传感器的黏接层参数的影响规律。通过有限元仿真验证了理论方程的有效性。该模型为端接光纤光栅应变传感器的设计与应用提供依据。

零件表面形貌是工件在不同加工过程中形成的结果。通过对表面疵病宏观与微观形貌研究,以实现对加工过程中产生疵病源头准确定位与控制。依据超光滑表面疵病特点,提出了有针对性的疵病两步测量法,设计了激光辅助显微镜检测设备检测疵病的形状、位置及方向等宏观特征;再采用白光干涉仪和原子力显微镜对这一疵病进行了深入的微观形貌检测,实现了对最大深度0.1 μm疵病的检测。两步测量法可以有效地控制并检测超光滑表面的疵病。

为提高离子束溅射制备 1 064 nm、532 nm双波长增透膜抗激光损伤阈值, 分别在靠近基板、空气侧加镀一定厚度二氧化硅膜层, 研究缓冲层、保护层对增透膜抗激光损伤阈值的影响。依据 ISO21254-2损伤测试标准, 测试不同膜系结构增透膜抗 1 064 nm波长激光损伤阈值。实验结果表明, 二氧化硅缓冲层提高增透膜抗激光损伤阈值约 65.4%；二氧化硅保护层提高增透膜抗激光损伤阈值约 66.7%；同时加镀缓冲层、保护层增透膜抗激光损伤阈值显著提高约 119%。

在空间环境中运行的激光系统必须遭受带电粒子的辐照，光学薄膜往往是激光系统中最薄弱的环节，其性能和稳定性易受带电粒子辐照的影响。我们采用离子束溅射法制备了1 064 nm 单波段双面增透膜样品，测得1 064nm 处透射率为99.964 5 %，吸收为50 ppm，用低能质子和电子(40 KeV)模拟空间带电粒子辐照样品，辐照通量为1.8×10¹³ 个/cm²，辐照引起样品1 064 nm 处透射率下降362 ppm，吸收增加5 ppm；退火处理后，样品的光学性能恢复。结合SRIM 程序模拟计算和分析，提出膜层内空位损伤是引起薄膜1 064 nm 处光学性能退化的原因。

从传统光学冷加工的原理出发,分析了传统接触式加工方法中抛光剂与材料去除深度的理论关系,设计了微晶玻璃超光滑抛光过程中的抛光剂选型试验。通过比较基片的表面质量,摸索出适合微晶玻璃超光滑抛光的最佳抛光剂为金刚石微粉,成功加工出了超光滑微晶光学元件,其表面粗糙度达到0.2 nm。

对超光滑加工散粒研磨工序中采用的三级精磨法,进行了实验研究,通过改进差分化学刻蚀实验测出各级损伤层的厚度,利用损伤层厚度对加工余量匹配进行了优化。研究表明损伤层厚度与砂粒的粒径和压载之积成线性关系,与研磨时长无关;实验测得W28、W10、W5号磨料在实验条件下研磨加工产生的损伤层厚度分别为12.4 μm、8.2 μm、5.8 μm;并根据损伤层厚度提出了加工余量的匹配建议方案。损伤层的相关研究为超光滑加工中提高生产效率以及减少麻点产生几率的研究提供了参考。