针对光刻投影物镜中动镜X-Y向调节机构精度高、行程小、结构紧凑的需求，提出了一种X-Y向一体式调节机构。所提机构基于四连杆调节原理，利用内外圈独立分布的X-Y向柔性铰链，无需解耦即可实现X/Y向高精度调节。首先根据投影物镜中动镜的调节精度和行程，完成所提机构的结构设计；然后运用有限元分析法仿真分析所提X-Y向柔性调节机构的性能。分析结果表明：所提机构调节行程大于±20 μm，X向、Y向的刚度值分别为0.542 μm/N、0.671 μm/N；单X、Y向开环驱动时，垂直方向耦合误差与主方向移动量之比分别为6.86%、4%；模态大于100 Hz。最后，对所提调节机构进行了性能测试实验，X向重复定位精度为36.3 nm，Y向为41.7 nm；调节过程中，角度偏移小于0.5″。实验结果表明，所提柔性调节机构能够满足光刻投影物镜像质补偿对X-Y向高精度调节要求。

针对迈克耳孙干涉仪中的动镜倾斜问题,通过干涉理论分析了矩形和圆形通光孔径下干涉调制度的影响因素。仿真结果表明,干涉调制度与通光孔径 r、波数 υ?和倾斜角度 θ有关。为了确保干涉仪的性能,干涉调制度应不低于90%。当波长为λ时,矩形和圆形孔径的动镜倾斜角度 θmax应分别小于等于λ/（16r）、λ/（14r）。在动镜倾斜角度控制范围内,用Matlab仿真了单色光对正弦倾斜误差和随机倾斜误差的影响,结果表明,动镜倾斜角度应控制在1″左右,这对光谱仪的结构设计和研制具有一定的参考价值。

动镜扫描系统是傅里叶变换红外光谱仪中唯一不断运动的部件, 其扫描的精度与行程直接影响仪器的信噪比、 重复性与分辨率等指标。 在利用立体角镜的光学特性和柔性簧片枢轴的机械特性的基础之上, 设计了一种结构紧凑, 体积小巧的干涉仪动镜扫描系统, 设计了基于模糊控制算法的控制器, 对动镜的扫描速度进行精密的控制。 实验表明, 动镜机构的扫描稳定性优于99.8%, 所测得的红外光谱具有较高的信噪比能够满足高精度定量分析的要求。

分析了迈克尔逊干涉仪中动镜和定镜在圆形通光孔径情况下动镜在扫描过程中倾斜对干涉调制度的影响.为满足干涉调制度要求，理论计算发现动镜倾斜角度需控制在1″以内，对应的相位误差为±6.6°以内.为了解决此问题，使动镜和定镜保持准直，采用定镜动态校准系统对动镜倾斜误差进行校准.实验结果表明，校准后的XR和YR相位误差的均方根分别为1.02°和1.25°，满足系统要求.动态校准系统能够有效地校准动镜长距离运动过程中发生的倾斜误差，对高分辨光谱仪的设计和研制具有一定的指导意义.

分析了太空失重对星载傅里叶光谱仪动镜系统的影响。针对动镜系统受重力影响的两个关键因素,提出了解决措施,并设计了实验室验证方法。考虑空间和地面重力环境的不同,分析了动镜未被驱动时重力对初始定位的影响和动镜被驱动后重力对运动机构回复力矩的影响。设计了精密初始机械限位使动镜从固定起始点开始运动控制,并且采用闭环PID控制与在轨可调整期望运动规律相结合的控制方法来校正动镜机构等效扭转刚度的变化。最后,提出了将整个动镜机构倒置的方式进行地面验证,并设计了动镜正、负位移不对称性偏差以及匀速区速度波动的性能测量方法。实验结果表明,正置和倒置时动镜正、负位移的不对称性偏差可以控制在6 μm以内,其匀速区的速度波动均方根值分别为1.4％和1.1％。实验显示提出的解决方法简单可靠,性能指标满足傅里叶光谱仪的要求,为动镜系统的空间应用提供了技术途径。

摆镜扫描傅里叶变换光谱仪利用摆动扫描方式产生光程差,减小了因动镜倾斜带来的误差影响.从摆扫干涉光谱技术原理出发,对摆镜扫描傅里叶变换光谱仪的光程差进行理论分析,给出了光程差计算表达式,实验结果表明:该光谱仪光程差近似正比于摆动角度.分析了轴外光线因不同入射角所产生的附加光程差,为傅里叶变换光谱仪的指标确定和优化设计提供了理论依据.

为了改进傅里叶变换红外光谱仪的动镜驱动装置,设计了一种基于柔性铰链支撑的动镜扫描系统.采用柔性铰链的支撑方式和音圈电机的驱动方式,利用具有高精度高稳定性的直角型柔性铰链支撑机构支撑动镜,利用音圈电机驱动动镜前后往复运动,采用DSP控制系统对动镜的匀速进行控制.实验结果表明所设计的动镜扫描系统具有方向稳定性、速度稳定性、抗震性能优越等优点.

为提升傅里叶变换红外光谱仪的整体性能, 基于立体角镜与平面镜组合的光学结构, 设计了一种柔性支撑机构的摆动型动镜机构.建立和分析该机构控制模型, 设计了相适应的反馈控制算法.结果表明: 该结构具有无摩擦、抗震性好等优点;光学结构能够很好地补偿动镜摆动造成的倾斜与横移误差, 保证仪器的重复性与稳定性; 通过对控制算法参量的调整, 动镜机构的扫描准确度优于98.4%.在4 cm－1的光谱分辨率条件下, 使用该动镜机构所测得的红外光谱信噪比优于80000: 1, 能够满足高准确度定量分析的要求.

在直线扫描式高精度傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪系统的研制过程中,为了达到光谱图的 质量和分辨率要求,提出了一种利用DSP芯片TMS320F28335作为控制器,直线电机运动平台带动动镜的 系统设计方法。介绍了FTIR的优点以及TMS320F28335的性能特点,分析了FTIR系统的原理,详细阐述了 电机控制系统的设计方案,给出了DSP、电机驱动器以及电机模块之间的硬件接口电路和软件实现方法。 实验证明,该电机控制系统具有很好的稳定性和很高的运动精度,其位置运动精度能够达到0.1 μm, 保证 动镜做稳定可靠的直线运动。

设计了一种基于立体角镜与固定平面镜组合的紧凑结构型干涉仪系统, 分析其光学系统, 得到各器件的影响与设计指标。 对动镜驱动系统进行设计与分析, 并通过PID算法进行调速, 确保动镜运动的准直、 匀速与平稳。 实验表明仪器的波数精度、 分辨率、 信噪比等关键指标能够满足实际应用的需要。