针对大尺度超振荡平面透镜(SOL)的实际应用,基于严格的矢量角谱理论定量研究了多种典型制造误差对大尺度SOL聚焦性能的影响规律。理论计算结果表明:横向环带制造误差对振幅型SOL(金属膜)和相位型SOL(介质层)聚焦性能的影响规律基本一致,环带中心位置偏差主要影响SOL的聚焦焦距,环带宽度偏差主要影响SOL的聚焦光斑分布;±150 nm范围内的位置偏差和宽度偏差是大尺度SOL各环带的最大制造允许公差;对于相位型SOL,纵向刻蚀深度偏差主要影响聚焦光斑的强度,π相位差对应的聚焦光斑强度最大;为使相位型SOL聚焦光斑保持较高强度,应使介质层刻蚀深度对应的相位调制量保持在(0.8~1.2)π的范围内。

设计了一种基于双级复合平行板簧结构的大行程二维并联微位移平台, 以解决二维柔性平台尺寸大、行程小, 运动耦合误差大, 运动性能受加工误差影响等问题。设计的微位移平台在每个运动方向均采用两个音圈电机同时驱动, 通过调节两音圈电机信号比例来补偿加工误差造成的运动耦合误差, 完成X和Y方向的运动解耦, 从而降低系统对加工精度的依赖程度。根据卡氏第二定理建立了平台力学模型, 优化了平台尺寸参数, 并利用有限元仿真对设计的平台性能进行验证。最后, 搭建了微位移定位系统实验平台。实验结果表明: 设计的柔性平台行程与平台尺寸占比大, 定位精度高, 运动解耦性能得到大幅改善, 实现了±2.25 mm×±2.27 mm工作行程, 工作行程与平台尺寸占比约为1.73%, 运动耦合误差小于0.27%。

平行光束经过有加工误差的 Dove棱镜后，在出射面往往会发生角度倾斜和离轴偏差，从而导致利用 Dove棱镜制成的光纤旋转连接器的传输耦合损耗增大。对于 Dove棱镜的加工误差在耦合损耗方面的影响，本文利用光线追迹的方法对其进行了理论及模拟分析。分析结果显示，由于加工误差带来的耦合损耗随着 Dove棱镜的底角误差及其锥体角误差的增加而增大。而后依据理论结果及光纤旋转连接器的需求，设计加工了 5块 Dove棱镜，测量了其耦合损耗，并对实验测量值进行了修正，进一步验证了理论的正确性。