分析了两种光栅拼接调整机构（三角形和L形），利用有限元分析软件对这两种光栅调整机构进行了模态分析和优化分析设计。相同光栅尺寸下（以口径为450 mm×420 mm×60 mm光栅为例），驱动器三角形分布的固有频率与L形分布的固有频率相差无几，一阶频率分别为58.816 Hz和58.864 Hz。对两种驱动器布置方式引入的误差进行了分析比较，计算结果表明:三角形调整机构的最大误差比L形的大，同时三角形分布控制算法较L形的复杂。在主动控制中三角形模型误差迭代次数多，不利于控制。因此L形的压电驱动器布置方式优于三角形。

大面积衍射光栅的研制一直是研究的重大课题之一，同时大面积衍射光栅的制作以及获取是光栅研制的一个技术难点，啁啾脉冲放大（CPA）技术的出现更加加剧了对米级光栅的需求。由于大口径光栅制造技术难实现和经济代价高昂的限制，因此采用拼接的方法增大光栅的尺寸成为公认的经济有效的途径。详细介绍了光栅拼接的理论研究，并在此理论指导下，重点介绍了光栅拼接的实验研究，这些研究包括拼接误差检测准直、拼接误差精密调整以及光栅稳定性控制研究。

采用宏/微结合双驱动的少自由度并联进给结构,给出了一种光栅拼接装置设计算法。宏动部分是5PTS-1PPS型并联机构,采用步进电机驱动滚珠丝杠形式的进给机构;微动部分是5TSP-1PPS型并联机构,采用压电陶瓷驱动柔性铰链形式的进给机构;二者串联构成光栅拼接机构。计算了宏动部分和微动部分的并联机构自由度,利用并联机构运动学的逆解推导出该装置的控制算法,并根据控制算法进行了宏动、微动机构点位控制的运动学仿真。为了提高机构的定位精度,分析了机构的系统误差并提出了误差修正方法。最后,将以上算法应用到光栅拼接装置中。实验结果表明:宏动部分最大移动定位误差为3.6 μm,最大转动定位误差为4.4 μrad;微动部分最大移动定位误差为0.06 μm,最大转动定位误差为1.2 μrad;基本满足光栅拼接系统的精度要求。

In this paper we propose a system with the piezoelectric actuator by the single neuron adaptive PID controller for the grating tiling. Then the design of the control system as well as the control method by considering the nonlinearity of piezoelectric actuators is discussed. At last, close loop position examinations by the capacitive displacement sensor with nanometer scale precision are performed. The experimental results indicate that the system is working effectively. The system is provided with the characters of self-learning, easy calculating and adaptability as well as of a simple structure.

从惠更斯-菲涅耳原理出发,得到了含有色差项的1/4圆光束在焦平面上的光场积分表达式(对于光束口径),以及具有不同相位延迟的4束1/4圆光束相干叠加后的光场表达式,并建立了该相干叠加场的远场的数学模型,并对光束口径为10 cm,焦距为200 cm,脉宽1 ps的实例进行了模拟,得到了单光束、4个子光束间无相差和存在相位差三种情况下的远场强度分布图.结果表明,单束1/4圆光束的远场不再中心对称,而是轴对称;当子光束间存在π相位差时远场将出现明显的焦斑分裂,因此光栅拼接应将束间相差控制在远小于π的水平上.