作者单位
摘要
1 中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽 合肥 230029
2 武汉大学测绘学院,湖北 武汉 430079
3 深圳综合粒子设施研究院,广东 深圳 518107
激光跟踪仪的转站误差直接影响数据质量。最小二乘(LS)方法只考虑观测向量误差,加权总体最小二乘(WTLS)方法忽略转站模型的特点,两种算法均存在一些不足。针对激光跟踪仪坐标转换模型的特点,提出了结构约束总体最小二乘(SCTLS)方法。该方法能够顾及坐标观测值的相关性,提取误差矩阵的特殊结构,从而保证相同元素的改正数是一致的。同时对待估参数附加限制条件,保证旋转矩阵具有正交性。使用拉格朗日乘数法严密推导算法的求解步骤,给出了精度评定的公式。仿真结果显示SCTLS法的估计参数偏差小于WTLS法,准确性更高;采用合肥光源控制网中的实测数据计算,验证SCTLS法的精度更高。与LS和WTLS算法相比,所提算法更加严密,能够有效减小转站中的误差积累。
测量 激光跟踪仪 结构约束总体最小二乘 迭代算法 转站精度 measurement laser tracker structured constrained total least squares iterative algorithm transformation accuracy 
中国激光
2024, 51(2): 0204001
作者单位
摘要
北京交通大学物理科学与工程学院,北京 100044
针对当前线阵相机几何标靶标定精度不足的问题,提出了一种基于绝对相位标靶的线阵相机标定方法。针对线阵相机成像特点,设计了结合相位与格雷码的绝对相位编码标靶。标定时首先由线阵相机获取标靶图像,计算标靶的绝对相位;然后在空间不同位置处摆放标靶,采用辅助面阵相机获取标靶间的相对位置关系,建立线阵相机图像与空间点的精确对应关系;最后采用两步法标定获取线阵相机内两相机间的坐标变换关系。仿真与实验结果表明:标定的最大重投影误差为0.089 pixel,与现有方法相比降低了79.78%,所提方法具有良好的抗噪、抗离焦性。
测量 相机标定 线阵相机 相位标靶 视觉测量 measurement camera calibration line-scan camera phase target visual measurement 
中国激光
2024, 51(2): 0204003
王港伟 1,2周梦宇 1,3张军勇 1,4,*刘诚 1,**
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室,上海 201800
2 中国科学院大学,北京 100049
3 上海科技大学物质科学与技术学院,上海 201210
4 上海交通大学IFSA合作创新中心,上海 200240
基于梅斯林对切光子筛,提出了一个小程差的干涉测量方案以校准空间光调制器。该方案不仅提供了参考坐标系,补偿了系统振动对定标结果的扰动,而且获得了高信噪比的干涉光斑,降低了测量系统对探测器灵敏度的要求。在批量提取干涉光斑质心后,通过参考坐标系转换,得到了相位调制曲线。该曲线通过了波前分析仪的相位检定,632.8 nm和488 nm波长光的标定曲线的残差最大峰谷值小于0.012λλ为波长)。结果表明,该方案是一个适用于空间光调制器的高稳定高精度的干涉校准方法。
测量 空间光调制器 相位校准 衍射光学元件 干涉 measurement spatial light modulator phase calibration diffraction optical elements interference 
中国激光
2024, 51(2): 0204002
王婷 1,2胡敬佩 1,2,*黄立华 1,2曾爱军 1,2[ ... ]AvakawSergey 3
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室,上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心,北京 100049
3 白俄罗斯共和国开放式股份公司“精密电子机械制造设计局-光学机械设备”,白俄罗斯明斯克 220033
针对微反射镜阵列(MMA)微反射镜集中度高、尺寸小,在实际检测过程中相邻镜面反射光容易出现串扰的问题,提出了一种用于微反射镜阵列角位置检测的光斑串扰抑制算法。对照射到阵列中待测微反射镜及邻域微反射镜上的光强进行标定,通过求解光强矩阵方程获得每个微反射镜的角位置信息。仿真结果显示,在检测光斑尺寸大于单个微反射镜尺寸的串扰情况下,该方法的检测精度可保持10 μrad以上,满足光刻机使用指标需求。所提出的检测方法可有效解决MMA检测过程中的串扰问题,对光刻机自由光瞳照明模块的角位置检测具有重要意义。
测量 自由光瞳照明 微反射镜阵列(MMA) 角位置检测 光斑串扰抑制算法 measurement freeform pupil illumination micromirror array (MMA) angle position detection algorithm of spot crosstalk suppression 
中国激光
2023, 50(23): 2304003
梅波 1,2曾志男 1,3,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学,北京 100049
3 张江实验室,上海 200120
高次谐波自身特性的表征是其在超快时间测量中应用的前提,但是由于其所处波段和宽带光源的特性,使得其三维时空相位的完整测量一直是高次谐波表征的难题。多波长高次谐波的相干合成可以获得阿秒脉冲,但是目前阿秒脉冲的相位测量也只能获得一维时域信息。针对以上问题,提出了一种改进的混态叠层衍射成像方案来解决高次谐波的空域测量,成功实现由多个极紫外(EUV)波长构成的高次谐波梳的空域复振幅重建,并研究了样品吸收对空域复振幅重建过程的影响。研究发现,对于多波长高次谐波重建速度和质量,存在最优的样品衍射图案对比度。
测量 高次谐波 叠层衍射成像 相位恢复 多波长 measurement high-order harmonics ptychography phase retrieval multi-wavelength 
中国激光
2023, 50(23): 2304004
胡晨 1,3魏朝阳 1,3,*万嵩林 1江国昌 1[ ... ]邵建达 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心,上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光材料重点实验室,上海 201800
3 中国科学院大学材料科学与光电子工程中心,北京 100049
随着激光脉冲宽度极限的不断突破以及峰值功率的不断提高,脉宽压缩光栅的尺寸需要进一步增大。但反射式曝光系统所需大口径长焦距离轴镜的高精度加工检测成为制约大口径光栅制作的难题。采用计算全息补偿检测不需要复杂的设计和装调,但同样会引入非回转对称和复杂的二维投影畸变。传统的畸变校正方法由于精度受限或计算复杂不利于工程应用。提出基于数值计算的畸变校正方法,该方法具有简单通用易于编程的优点。利用800 mm口径折反镜在直径为18 m光学平台上搭建了面形检测光路,通过系统误差标定去除以及畸变校正的方法实现了高精度面形测量,经磁流变迭代加工后,面形精度RMS可收敛至0.013λλ=632.8 nm),这为后续大口径反射式曝光系统的建立奠定了基础。
离轴抛物面镜 计算全息图 误差标定 投影畸变校正 off axis paraboloid mirror computer generated hologram error calibration mapping distortion correction 
中国激光
2023, 50(23): 2304002
作者单位
摘要
西南交通大学机械工程学院,四川 成都 610031
受电弓磨耗关系着地铁的正常运行。为了对地铁受电弓磨耗进行有效检测,提出一种地铁受电弓磨耗线激光在线检测方法。该方法利用两台线激光传感器采集受电弓廓形数据,通过阈值设定、特征点搜寻、廓形配准对比得到受电弓实际磨耗。针对特征点搜寻,提出一种基于点云窗口移动计算的特征点搜寻算法,通过定义点云窗口来遍历受电弓廓形,计算每次移动后窗口内数据点方差,构造窗口最小方差索引点与廓形第一等分点直线,依据点线最大距离找出受电弓廓形特征点。采用主成分分析(PCA)算法的粗配准结合迭代最近点(ICP)算法的精确配准策略,实现受电弓廓形配准,依据配准结果得到受电弓磨耗。实验结果表明,特征点搜寻算法可准确找出所需特征点,廓形配准策略能有效保留廓形数据磨耗情况,使检测系统达到±0.5 mm的磨耗检测精度要求,实现地铁受电弓磨耗在线测量。
测量 受电弓磨耗检测 线激光传感器 特征点 点云窗口 廓形配准 measurement pantograph wear detection line-laser sensor feature point point cloud window profile registration 
中国激光
2023, 50(23): 2304001
邓泉 1,2赵泽宇 1,2林鹤 1,3刘玲 1,2[ ... ]罗先刚 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院大学光电学院,北京 100049
3 电子科技大学自动化工程学院,四川 成都 610054
缺陷检测是基于金属膜层激发表面等离子体进行超衍射加工前的重要工艺流程,但目前先进空白晶圆缺陷检测设备光源多位于深紫外波段,恰好在KrF等深紫外光刻胶的感光范围内,检测带有该光刻胶的晶圆表面时易导致光刻胶感光而改性失效。针对此问题,笔者提出并设计了一种基于可见光波段的激光偏振暗场检测装置。该装置利用晶圆表面顶层银膜的偏振转换特性,通过调控入射光的偏振态与入射角,使微粗糙银膜表面的弱散射光偏振态与膜层表面颗粒的散射光偏振态产生差异,然后利用偏振器件对来自银膜表面的散射光进行部分滤除,有效提高了颗粒信号的信噪比。实验结果表明:所设计的装置在不影响光刻胶的同时还可以减少金属膜层表面散射所带来的缺陷误检。在对百纳米级颗粒进行检测时,由于使用了激光照明及高灵敏度的sCMOS作为探测器件,本装置单次曝光时间仅为150 μs,是奥林巴斯公司基于白光的DSX1000暗场显微镜的4‰左右。通过抑制噪声,笔者采用该装置实测了均方根(RMS)粗糙度为3.4 nm的银膜表面上直径为61 nm的聚苯乙烯乳胶颗粒,结果显示,该装置在探测极限和探测效率上较DSX1000均有较大提升。
测量 光学检测 散射测量 表面粗糙度 偏振调控 纳米颗粒 信噪比 measurement optical inspection scattering measurement surface roughness polarization manipulation nano-particles signal-to-noise ratio 
中国激光
2023, 50(22): 2204003
陈佳丽 1孙高飞 1,2,*刘石 1,2张国玉 1,2[ ... ]陈思文 1
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
2 吉林省光电测控仪器工程技术研究中心,吉林 长春 130022
积分球出射光在远距离处的大辐照面上辐照均匀性及辐照度受出射光角度影响较大。针对这一问题,提出将复合抛物面聚光器逆用为复合抛物面反射器的积分球出射光角度调制方法。首先,研究复合抛物面反射器光束调制原理并推导抛物线方程;其次,分析复合抛物面反射器的参数对辐照面辐照均匀性及辐照度的影响,确定复合抛物面反射器的发散角与截取比等尺寸参数;最后,建立发散式太阳模拟器光学系统模型并仿真。仿真结果表明:复合抛物面反射器将积分球出射光半角由82°调制为25°;在太阳模拟器有效辐照面Φ1000 mm内,与未使用复合抛物面反射器相比,当复合抛物面反射器的截取比为20%时,辐照均匀性提高了0.24倍,为97.30%,辐照度提高了5.1倍,为553.54 W/m2,实现了远距离处高辐照均匀性的大辐照面模拟。
光学设计 照明设计 太阳模拟器 复合抛物面反射器 截取比 光束调制 optical design illumination design solar simulator compound parabolic reflector intercept ratio beam modulation 
中国激光
2023, 50(22): 2204002
作者单位
摘要
华东交通大学机智能机电装备创新研究院,江西 南昌 330013
基于互相关算法的双波长共相检测方法在大量程共相误差检测中,存在检测速度慢、精度低的问题。针对该问题,利用卷积神经网络的方法建立拼接镜的平移(piston)误差预测模型,以实现双波长共相检测方法在大量程共相误差下的快速、准确检测。首先,将两波长下的圆孔衍射图像拼接作为卷积神经网络的训练数据。训练结束后,将包含piston误差信息的圆孔衍射拼接图像输入到训练好的模型中,可直接检测出piston误差值。仿真结果表明:基于卷积神经网络的共相方法具有高的检测精度、快的检测速度及较好的抗噪性和泛化能力。该方法为平移误差的测量提供了一种可行且易于实现的方案。
测量 卷积神经网络 piston误差 拼接镜 圆孔衍射 measurement convolutional neural network piston error segmented mirror circular diffraction 
中国激光
2023, 50(22): 2204001

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