传统的高分辨率成像采用大口径的玻璃镜片，玻璃镜片体积大、质量重、难以加工，而且成本高。随着高分辨率成像卫星的发展，玻璃镜面遇到瓶颈：即使对于目前最大的运载火箭，传统玻璃镜片显得太大、太重。各国纷纷寻求突破这些挑战的方案。微结构薄膜光学成像技术基于光的衍射理论，采用微米级薄膜材料作为大口径光学系统主镜，使得望远镜质量更轻、运送更方便和性价比更高，能解决传统光学成像的瓶颈问题，已成为目前实现大口径光学系统的研究热点。世界各国也纷纷开展微结构薄膜光学成像技术的研发，美国**部先进研究项目局(DARPA)支持衍射光学实时成像仪(MOIRE)，2016年《Science》也将纳米阵列超级镜头作为封面。本期综述论文对国内外微纳结构薄膜望远镜研究进展进行归纳概括。机器视觉是现代光电测量的重要应用领域，机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度，在大批量工业生产过程中，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度，是我国智能制造战略发展的重要内容。本期三篇论文对机器视觉在自主定位、光学加工及控制等方面的应用进行报道。本期论文还分别提出快速光学传感系统和位移测量传感器的前端模块，以及提高星敏感器的检校精度的模型，不仅能减少对国外技术的依赖，同时带动其他相关技术和产业的发展。还有两篇论文提出SHS干涉图校正处理方案和舰载经纬仪的稳定引导策略方法。最后一篇文章提出针对多个真实的彩色点云模型，进行了直接提取三维发际线的实验，验证了所提方法的有效性。

近日，中国科学技术大学潘建伟教授的团队公布了其在光学量子计算机方面取得的重大突破。除了实现十光子纠缠，该团队还构建了用于玻色采样的量子模拟机，实现了高效多光子玻色采样。玻色采样被认为是展示量子优势的一个有效手段，研究人员开发了具有99％传输率的强大的9×9模式多光子干涉仪和基于量子点-微柱的高效率、高纯度和不可区分性的主动解复用单光子源，通过超低损耗的光子电路，实验和验证了三光子、四光子和五光子玻色采样，并分别实现了4.96 kHz，151 Hz和4 Hz的采样率，速度较此前类似试验快了至少2.4万倍。这是第一台超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机，为最终实现 “量子霸权”这一目标奠定了坚实的基础。该研究成果于2017年5月在线发布于《Nature Photonics》上。

传统的彩色显示技术主要基于色彩吸收材料，如染料、色素等，不能满足高分辨显示和成像的要求。随着纳米技术和纳光子学的发展，通过调控人工纳米结构(如超材料和超表面)的结构尺寸可以改变结构所呈现出的色彩，成为显色领域的一种新技术。与传统技术相比，通过结构产生的色彩具有亮度更高、不会褪色的特性，因而在彩色显示、成像技术、防伪技术上具有很大的潜在优势。近日，《Advanced Optical Materials》中报道了一种色彩动态调控的显示技术。在文章中，聚二甲基环氧烷(PDMS)作为可拉伸衬底被引入到传统的等离子体结构中，以构建动态结构色。通过干涉曝光技术制备出了该结构色样品，并且这种铝-PDMS复合结构中共振机制所产生的结构色在宏观光学测试中，通过拉伸PDMS衬底可获得从绿色到紫红色的变化。此外，结构中的物理机制在文中也得到了近一步分析。这种基于可拉伸衬底的结构色在防伪、生物传感、力学测量方面具有潜在优势。

超构表面为衍射光学元件的设计提供了一种新思路。2016年，哈佛大学的Capasso团队成功研究出了基于超表面的可见光波段的平透镜，该成果被列入Science杂志的十大突破之一。但是该透镜在同一时刻只能聚焦一种颜色的光波。2017年1月《Nano Letters》在线报道了该团队进一步的研究成果，展示了一种可在可见光波长范围内使用的消色差超透镜(AML)，它制作简单，只需要一步光刻工艺，NA=0.2，并且在490 nm~550 nm的连续波段内有恒定焦距。该平透镜由铺在金属镜面上的具有正方形横截面的二氧化钛纳米柱构成，纳米柱和金属镜面之间夹有二氧化硅薄层。为了证明该方法的有效性和可定制性，研究者还设计了一种具有反向色散的超透镜，透镜焦距随波长的增加而增加。该方法能够用于开发对色散有特定要求的器件，从而在LED照明、荧光和光致发光光谱成像等应用中发挥前所未有的作用。

光分插复用器(OADM)是在光域实现支路信号的分插和复用的一种器件，是全光通信网的核心设备。伊朗设拉子大学的科研人员设计了一种新型的双通道光分插复用器，它由硅直波导和一个180°弯曲波导，以及一个沿着管轴向呈抛物线形波纹图案的自卷微管(SRM)组成。SRM作为双通道OADM的关键组件，包括三个部分：一个独立部分和两条腿。中央部分较薄，不与基板接触，而较厚的支脚保持接触。沿着轴向方向靠近SRM的直波导作为输入通行端口和分插端口，而SRM的独立部分作为谐振器件。通过耦合模式理论分析SRM和波导的垂直配置，当SRM和硅波导之间的间隙选择60 nm时，性能最佳，信道间隔为1.6 nm，最小插入损耗为1.94 dB。该器件体积小，插入损耗低，适合集成电路，可用于光通信网络的芯级互连技术。相关文章发表在2017年2月的《Chinese Optics Letters》上。

微结构薄膜望远镜通过表面微纳结构调制光波相位和传播方向，具有轻量化、公差容限大、易于折叠展开的特点，因此成为大口径轻量化空间光学成像技术中的颠覆性技术。本文通过对国内外微纳薄膜望远镜研究进展的调研和分析，概括了薄膜望远镜研制的关键技术和主要技术途径，重点分析了薄膜材料制备、微结构类型研究、系统光学设计理论等内容。微纳薄膜望远镜研制涉及材料、空间环境工程、微纳加工工艺、精密机械和二元光学等众多交叉学科，随着工程化程度要求的提高，会出现新的技术问题，而随着问题的解决很可能获得具有影响力的科技成果。

空间外差光谱技术(SHS)作为一种新型超光谱分辨率的光谱分析技术近年来得到了快速发展和广泛应用。根据SHS的基本结构和原理，本文对SHS应用系统中能对干涉图产生影响的各种干扰和畸变进行了分析，并针对这些干扰提出了一种SHS干涉图校正方案。实验结果表明，该方案不仅可以对干涉图进行有效校正，而且复原光谱能够良好地反映输入光谱信息，提高SHS的反演精度。

为了实现对微小位移的高精度非接触测量，设计了一种基于线阵CCD的高精度位移传感器前端模块。运用激光三角测量法设计了光学镜头，利用FPGA产生线阵CCD所需的驱动时序，CCD输出的一维视频信号经过前置电路处理后得到稳定的模拟信号，供数字电路进行处理。系统具有结构简单、体积小、输出信号稳定、分辨率高、测量精度高等特点。实验测试表明，该传感器前端模块输出模拟信号稳定，干扰小，计算得到最大量程为±15 mm，精度可达到20 μm，能广泛应用于微小位移的精密测量。

针对大视场星敏感器的在轨标定问题，提出了一种基于矢量观测的检校新模型。将3个罗德里格参数代替欧拉角，作为外方位参数与畸变参数、内方位参数一起求解，简化了运算。采用仿真星图分析了模型的性能，结果表明，该模型较采用欧拉角的传统标定模型精度更高，在星点位置噪声方差为0.05 pixels的情况下，仍能准确解算出星敏感器参数，其星内角距的统计偏差为0.483"，x、y方向的残差绝对均值分别为0.019 pixels、0.016 pixels，且算法的参数设置简单，无需计算初值。将检校模型应用于ZY-3号卫星星敏感器的检校，结果表明模型可以有效提高检校的精度。建议在实际应用中采用精度更高的星点中心计算算法。

舰载机飞行试验时，舰上常配备有光电经纬仪测量系统。针对光电经纬仪引导时所遇到引导信息频率低、存在干扰的问题，提出了数据预测的外推内插法和粗差剔除的三点截止法；为了平滑切换引导源，提出了渐进式跟踪算法。实际数据比对表明，上述方法有效地解决了舰载复杂环境下的数据滤波、插值和多源信息的引导问题。最后，基于舰载GPS/INS组合惯导信息，推导出动基座光电目标引导算法公式。

基于工业机器人的高灵活度光学加工系统可以加工大型或形状复杂的工件。但是，机器人自身定位误差特性会引起磨盘在工件表面上的定位精度降低，从而导致加工精度和加工效率的下降。本文研究了减小定位误差的方法并在仿真和光学加工实验中进行了验证。首先用API T3激光跟踪仪实时测出固定在机械臂末端的抛光工具在工作区域内的定位误差，以此为基础对驻留点进行误差补偿。实验测量结果表明，通过补偿后抛光工具的定位精度达到了光学精密加工的要求。通过仿真，计算了误差补偿前后磨盘的定位误差引起的驻留时间误差及去除量误差。结果表明，补偿之后，80%口径内去除量误差由整体去除量的3.68%降低至0.90%。最后，通过抛光实验验证了，经过位置误差的补偿并重新规划加工轨迹后，有效提高了加工效率，磨削量控制更精确。

为了使机器人准确使用全局地图、解决被绑架问题，设计了基于视觉内容匹配的自主定位系统，充分利用每个房间、每段走廊中的物体与布局信息进行机器人导航定位。视觉内容匹配包括提取图像重叠区、重叠区域的子块分解重建和相似度匹配。首先将待匹配图像中由机器人视觉和位移造成的畸变调整为一致、然后分析图像内容相似度，并设计了天花板特征点筛选和误匹配子块剔除算法，实现重叠区的准确提取与重建。实验中，机器人视觉可与关键帧序列构建的全局地图准确匹配，实时提取与之最相似的关键帧对机器人定位，匹配准确率不低于95%，定位精度RMSE<0.5 m，被绑架时仍能准确自主定位。

为了消弱滑模控制高频抖振，提出一种新型开关切换函数，代替传统的符号函数。以多自由度串联机器人的动力学模型为研究对象，利用该新型开关切换函数，设计了一种滑模控制律，并证明多自由度机器人滑模控制系统渐近稳定。两自由度机器人滑模控制的仿真实验表明，两个关节都实现了较高的角位置和角速度跟踪精度，并且动态响应较快。同时，与采用符号函数作为开关切换函数的机器人滑模控制系统相比，有效消弱了滑模控制量的高频抖振。该新型开关切换函数具有通用性，适用于机载光电稳定平台、导弹制导等其它滑模控制系统。

发际线是人体头部的一个重要特征，发际线的提取在面部感知应用系统、人体工效学、整形外科学等方面都具有很重要的研究意义和应用价值。基于人体头部的彩色点云模型，提出了直接提取三维发际线的方法，根据人体面貌特征建立人脸局部坐标系，并将点云模型转换到该坐标系下；基于发际线处rgb值突变的特性，对点云模型分层、排序，提取出头部深色部位的边界线点；基于人脸先验知识去噪，得到发际线点，并拟合得发际线。对多个真实的人体头部三维彩色点云模型进行实验，验证了所提方法的有效性。

王大珩(1915.2.26~2011.7.21)，“两弹一星功勋奖章”获得者，中国科学院院士、中国工程院院士，国际宇航科学院院士，著名光学家，我国近代光学工程的重要学术奠基人、开拓者和组织领导者，杰出的战略科学家、教育家。

周炳琨，光电子学家，中国科学院院士，国家“863计划”光电子主题专家组长、国家自然科学基金委员会副主任、国家光电子工艺中心主任、中国光学学会副理事长、国家自然基金委员会副主任，清华大学电子工程系教授兼研究所长、清华大学物理电子学与光电子学博士点导师。