铷87的双光子光谱具有高信噪比、无多普勒展宽、窄线宽等特点。构建了基于⁸⁷Rb原子双光子跃迁的光学频率参考，分析测试了影响其短期稳定度的因素。利用778 nm外腔半导体激光器激发双光子跃迁产生420 nm荧光信号，通过荧光信号锁定激光器频率。探讨了谱线线宽、信噪比、功率、温度相关的谱线展宽、光频移、系统结构稳定性和调制宽度等对频移和稳定度的影响。采用螺栓锁紧结构固定光学元件，大幅改善了光学对准引起的稳频误差，通过直接调制激光器电流实现了秒级稳定度为1.5×10^-12、500 s稳定度为2.88×10^-13的光学频率参考。与其他基于饱和吸收的光学频率参考相比，构建的基于⁸⁷Rb原子双光子跃迁的光学频率参考的稳定度提高了10~100倍。光学对准对于提高荧光探测信噪比和优化长期稳定度具有重要意义。验证了内调制实现双光子光学频率参考的可行性，并提出了进一步优化短期稳定度和长期稳定度可采用的技术方案。

针对小视场光学对准器视差无法利用传统方法借助平行光管检测的问题，通过专用组合工装、二轴位移台、经纬仪和光学平台搭建一个视差检测系统，它是以光学经纬仪为测量基准，然后通过专用工装将光学对准器固定在光学平台上，调整好经纬仪后，移动导轨至光学系统出瞳的方位或俯仰方向极限位置处检测光学系统的最大光学视差。最后通过试验验证了此系统的稳定性，且该方法简单易于操作，测量结果精确直观。

为了解决基于波前或星点图对准大口径空间光学系统时计算量大、面形误差影响大等问题, 提出了一种基于离散阵列光源对准空间光学系统的方法.给出了离散阵列光源的设计、检测和标定方法, 并以此为基础设计了对准检测光路.以某在研RC望远镜为对象, 用离散阵列光源产生参考光, 设计了一个用于快速对准主次镜的检测光路.在光学系统设计参数已知的情况下, 根据像平面上的点列图, 建立了主次镜位置信息和点列图分布信息的函数关系.利用光学设计软件和数学计算工具建立仿真平台, 并进行了主次镜的仿真验证.仿真结果表明, 使用离散阵列光源可以有效减少计算量, 降低面形误差和杂散光的影响, 提高对准效率, 并且具有较高的计算准确度.

设计了一套光学对准测量装置,该装置主要由面阵CCD相机、光学镜头、图像处理模块、LED红光光源、球面反光镜组成。介绍了测量原理,测量目标采用等腰三角形排列,通过面阵CCD对目标所反射的图像进行采集,由图像处理模块对该图像进行实时处理,能够同时得到X、Y、Z以及旋转角度等四维坐标数据。推导了光斑图像坐标和被测平面距离等计算公式,并进行了对准精度分析。结果表明,该装置位置误差＜1mm,角度误差为0.24°,实现了高精度、自动、快速对准测量。

对径向哈特曼像质检测系统(RHTS)与被检测光学系统的光轴对准问题进行了分析研究,提出了一种新的在安装和检测过程中的光轴对准方法,用于径向哈特曼检测系统与被检测光学系统的对准。该方法根据镜面反射原理,利用安装在扫描旋转机构上的细光束发射和接收装置,从CCD摄像机采集到的图像中分析计算出光轴调整所需要的偏移量,通过简明直观的步骤进行光轴校准。对该方法进行了原理推导、仿真实验及系统实验。实验结果表明,这种调整方法简单快速且精度高,能满足径向哈特曼像质检测中光轴对准的要求。该方法还可用于大型望远镜光学系统主次镜对准。

提出一种精确检测光刻机激光干涉仪测量系统非正交性的新方法。将对准标记曝光到硅片表面并进行显影;利用光学对准系统测量曝光到硅片上的对准标记理论曝光位置与实际读取位置的偏差;由推导的位置偏差与非正交因子、坐标轴尺度比例、过程引入误差的线性模型,根据最小二乘原理计算出干涉仪测量系统的非正交性。实验结果表明,利用该方法使用同一硅片在不同旋转角下进行测量,干涉仪测量系统非正交因子的测量重复精度优于0.01 μrad,坐标轴尺度比例的测量重复精度优于0.7×10-6。使用不同的硅片进行测量,非正交因子的测量再现性优于0.012 μrad,坐标轴尺度比例的测量再现性优于0.6×10-6。

给出了一种基于高斯光束的平凹激光腔对准方法。在高斯准直光束后加一透镜系统,恰当地调整准直高斯光束到某一种汇聚发散的状态。在这种状态下,可使由平凹腔凹面镜和平面镜反射回来的光斑直径大小相仿,解决了不加透镜系统时,两反射回来光斑直径相差很大,难于对准的问题,提高两光斑的对准精度。实验使用束腰为0.6 mm的氦氖光,其后加一优化好的透镜系统,在889 mm的距离下,对凹面镜曲率半径为50 mm的平凹腔进行对准。得到由凹面镜和平面镜反射回来的光斑直径分别为4.8 mm和5.1 mm,平凹腔的角度对准精度达到了3.18′。对准好的腔体在点亮LD后,均能出基模光斑。实验结果与理论分析相符,证明了该对准方法结构简单,执行方便。