针对具有精密旋转轴系类的高端制造装备或精密测量仪器，其旋转角度采用传统圆光栅难以消除偏心误差对测量角度精度的影响，提出了一种基于二维混合式位置编码的旋转角度高精度测量方法。该测角系统由一个二维混合式位置编码盘、两个CCD相机和远心镜头组成，二维混合式位置编码盘被固定在精密旋转轴系上以获得其旋转角度。然后，建立了测角模型并从数学上证明了测角精度与安装偏心无关。利用多齿分度台对已提出测角系统精度进行检测，测量角度误差在±1″。最后，利用已提出测量方法对直驱转台的角度定位精度进行测量，角度定位误差在±5″内。与传统圆光栅测角相比，该方法不需要考虑安装偏心误差对测角精度的影响，具有稳定性好、使用简单等特点，可用于角度定位误差的检测。

微器件广泛应用于电子工业。由于衍射效应，微器件的物理边缘与光学边缘不一致，这给检测和测量带来了挑战。为提高微目标检测与测量精度，本文将图像超分辨率重建与目标测量结合，提出了一种基于边缘增强的图像超分辨率重建算法并搭建了对应的测量系统。首先提出了一种新的图像超分辨率重建质量评价参数，证明了图像超分辨率重建提高目标测量精度的可行性。针对目标边缘，将通道注意力机制引入网络，增强了网络对图像边缘的重建能力。最后，设计并搭建了目标测量系统，并进行了实验。结果表明：在公开数据集上，本文算法能取得更高的峰值信噪比（PSNR）和结构相似性（SSIM）等客观指标值；在实际测量中，本文算法可将原有测量系统极限分辨率提高25.9%，目标测量精度平均提高51.6%。本文研究为工业生产中的微目标检测和测量提供了一个潜在的发展方向。

We investigate the mechanisms to realize the Raman laser switching in a silica rod microresonator with mode-interaction-assisted excitation. The laser switching can be triggered between two whispering gallery modes (WGMs) with either the same or distinct mode families, depending on the pumping conditions. The experimental observations are in excellent agreement with a theoretical analysis based on coupled-mode equations with intermodal interaction terms involved. Additionally, we also demonstrate switching of a single-mode Raman laser and a wideband spectral tuning range up to ∼32.67nm by selective excitation of distinct mode sequences. The results contribute to the understanding of Raman lasing formation dynamics via interaction with transverse mode sequences and may extend the microcavity-based Raman microlasers to potential areas in switchable light sources, optical memories, and high sensitivity sensors.

为了实现超高分辨力的微位移测量，建立了基于光纤布拉格光栅传感的高灵敏度探针系统，研究了静态锁相放大技术，用于检测小于纳米量级的微位移信号。根据光纤布拉格光栅传感原理，设计了高灵敏度的双光栅自补偿解调系统结构。基于信号特征研究了静态锁相放大技术，用于实时检测处理微弱测量信号。最后，通过探针系统的性能测试实验可获得灵敏度和分辨力等参数。实验结果表明：探针系统在接触区域的微位移测量范围约为1μm，灵敏度为-15.33mV/nm，短期噪声极差的均值为0.83 mV，标准差为0.32 mV，信号处理分辨力约为0.06nm （60pm），其标准差为0.02nm （20pm）。该系统采用光纤布拉格光栅传感技术达到了皮米量级的微位移信号处理分辨力，满足微纳测量系统的抗干扰性强、重复性好等要求，且系统成本较低。

时间延迟积分（Time Delay Integration， TDI）图像传感器具有高速、高灵敏度等特点，广泛应用于高通量、大视场的荧光显微成像系统中。显微物镜视场内响应均匀是精确获取荧光能量分布的基础，为提高系统成像质量和测量准确度，研究了适用于TDI荧光显微成像系统的平场校正或响应非均匀性校正方法。根据TDI荧光成像系统的工作原理推导激光诱导荧光成像模型，分析图像均匀性退化机理。提出一种基于微阵列生物芯片的两步式校正方法，将系统响应非均匀性分为高频和低频部分分别校正，高频部分采用传统的两点校正方法，低频部分采用微阵列生物芯片校正。基于高通量TDI荧光显微成像系统开展实验，执行并验证本文的校正方法。实验结果表明：本文方法将TDI荧光成像系统的响应非均匀性由25.21%降低至2.87%，显著提高了系统性能。本文提出的校正方法能够满足TDI荧光显微成像系统的平场校正需求，具有一定的应用价值。

对于高温下的视觉测量，如何降低高温构件本身发出的辐射以及热气流对图像质量的影响，在航空航天和汽车制造等领域具有重要意义。针对高温下复杂的光学成像环境，本文提出了一种基于单像素成像技术的高温构件图像采集方法，建立了高温构件单像素成像系统，分析了傅里叶单像素成像的工作原理及重建算法，根据高温物体的热辐射特性分析了其对单像素成像的影响及成像光谱范围。最后，对高温环境中的单像素成像进行了验证实验。实验结果表明：仅用30%的采样数据就可以对高温下的目标构件成像，且忽略了高温物体自身辐射光的强干扰。与传统CCD/CMOS的成像及边缘检测对比实验表明，本文的方法获取的图像特征更为清晰。该研究为单像素成像在高温构件工业领域的应用提供了一个潜在的发展方向。