针对高精度星敏感器在地面标定实验中与测试设备准确对接的实际要求, 设计一种纳米级星敏感器标定用五维微调整机构.详细分析了光轴对准误差对敏感器测试的影响.为保证对接精确性, 提出了搭积型调整架机械结构的设计思想; 论述了二维平移和三维调整模块的设计方案; 对调整机构进行了仿真建模和力学分析.对设计的微调整机构进行验证性实验, 结果表明: 位移分辨力可以达到25 nm, 角度分辨力可以达到0.1角秒, 且稳定性高.设计的微调整机构可以满足星敏感器与测试设备准确对接的技术指标要求, 确保了星敏感器定标结果的可信度.

介绍了现有的微小光斑测量技术,针对纳米分辨率检测精度要求,对纳米分辨微小光斑光强分布检测技术进行深入研究,设计和构建了具有纳米分辨的微小光斑光强分布检测系统。利用该检测系统进行了低数值孔径弱聚焦下所形成的微光场光强分布检测实验,得到较好的光强分布图。实验结果表明,该检测系统具有可靠性高、稳定性好、便于操作等优点。

应用光学理论分析了一种纳米级位移分辨率的双级衍射光栅测量系统，建立了衍射叠栅信号与对应位移的数学模型，并通过计算机仿真对叠栅信号的位移特性进行了研究。为提高位移检测信号的灵敏度及定位精度，提出了差动式和修正式两种定位方法，差动式定位由于能消除同相噪声干扰及激光管本身光强的波动，因此定位精度高于修正式定位，但修正式定位结构比较简单。利用研究的两种定位方法，建立了精密定位的复合控制系统，通过粗定位和精定位相结合的两段式复合定位，可保证在较大的信号捕捉范围内，实现高速高精度定位，有效地解决了定位精度、定位速度与信号捕捉范围三者之间的矛盾。实验结果表明，复合式精密定位可在1 mm的信号捕捉范围获得±10 nm的定位精度。

用横向塞曼激光作光源构成的Dammann光栅多普勒干涉仪有利于降低热膨胀影响,测量过程中干涉臂长不变、便于克服折射率漂移,具有0.7 nm分辨率。分析了光栅退偏效应的影响,与差动双频激光干涉仪进行了比对。实验结果表明,光栅间距光学8细分等间隔,当光栅栅距为20μm时其测量非线性误差不超过25 nm