1 山东理工大学电气与电子工程学院，山东 淄博，255049
2 澳谱特科技（上海）有限公司，上海，201109
利用退偏振动态光散射法测量棒状纳米颗粒尺寸时，计算过程中通常使用指数拟合算法，但该算法受初始值的影响较大，选取的初值不同拟合结果也不同。为解决该问题，提出利用Tikhonov正则化算法对退偏振动态光散射实验获得的垂直偏振和水平偏振自相关函数进行反演，从而得到平移和旋转衰减线宽，再计算得出平移扩散系数和旋转扩散系数，进而拟合得到纳米棒的长度和直径。搭建了退偏振动态光散射实验装置，对三种金纳米棒样品进行了退偏振动态光散射测量。实验结果表明，经过修正去掉吸附层后，金纳米棒的长度和直径测量值与透射电子显微镜（TEM）测量值相比，其偏差在8%以内，这表明修正后的测量结果与TEM的测量结果一致性较好。
退偏振动态光散射 金纳米棒 平移扩散系数 旋转扩散系数 多分散性
1 中国科学院上海应用物理研究所，上海 201800
2 中国科学院上海高等研究院，上海 201210
3 中国科学院大学，北京 100049
随着相干光源的发展，对大尺寸高精度反射镜的表面光滑度要求不断提高。针对X射线使用的高长宽比矩形平面反射镜，发展了一种基于激光干涉平移剪切法的二维绝对检测方法，以单方向多次平移测量取代正交方向的平移测量，推导出多矩阵增广区域法重构算法，获得了高精度矩形平面镜的绝对面形。经过仿真模拟，在不考虑噪声时，得到的绝对面形与初始面形的残差均方根（RMS）为0.03 nm（）；在考虑随机高斯噪声时，重点模拟分析了不同平移次数和平移距离下的面形恢复情况。对120 mm×40 mm的矩形平面镜进行了实验验证，测量恢复的绝对面形与三平板法得到的绝对面形RMS为1.07 nm（）。模拟和实验结果均表明：所提方法可有效地获得高精度矩形平面反射镜的二维绝对面形，且单方向平移也为发展基于绝对检测的多孔径拼接测量奠定了基础。
光学测量 矩形平面镜 绝对检测 单向多次平移法 区域法重构 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2312001
1 山西大学, 物理电子工程学院 山西 太原 030006
2 太原理工大学物理与光电工程学院, 新型传感器与智能控制教育部重点实验室 山西 太原 030024
3 山西大学光电研究所 量子光学与光量子器件国家重点实验室 山西 太原 030006)
具有反聚束特性的非经典光场是量子信息与量子光学的重要资源。基于非线性光学的量子干涉效应, 通过将压缩真空态与特定相位的相干态在光学分束器上合成的方法获得平移压缩真空态, 对压缩度和相干分量进行独立控制以获得反聚束。本文结合实验系统参数, 理论研究了压缩真空态的压缩度和相干态的幅度对实验产生反聚束光场的影响。在最优化平移条件下, 我们分析了系统总效率、背景噪声, 以及Hanbury Brown-Twiss(HBT)与Double HBT测量方法对反聚束光场g20测量的影响, 并讨论了误差为零处相应量子态的g20值和平均光子速率。
平移压缩真空态 反聚束 二阶关联函数 量子干涉效应 displaced squeezed vacuum state HBT HBT antibunching second-order correlation function quantum interference effect 量子光学学报
2023, 29(1): 010101
1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
为了使若干拼接子孔径能够按设计目标组合为等效大口径望远镜，各子孔径必须达到光学的同相位。提出了一种基于四棱锥传感器的共相方法，通过实验标定拟合传感器信号和平移误差的正弦关系，反求平移误差。实验结果表明：平移误差的测量值和真实值基本符合线性关系，拟合后均方根误差约为19.2 nm，平移误差的测量值能够客观准确地反映实际误差。在此基础上，对7孔径拼接镜进行了近共相校正，校正后分辨率提高了近6倍，与传统方法相比，所提方法具有结构简单、响应速度快、光能利用率高等优点。
成像系统 拼接镜 平移误差 四棱锥传感器 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1528001
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院，南京 210094
2 上海市计量测试技术研究院，上海 201203
3 中国电子科技集团公司第十三研究所，石家庄 050051
从显微成像测量线宽的理论模型出发，分析了限制测量精度的边缘定位误差因素，基于阶跃边缘衍射光强微分的灵敏探测原理，提出一种平移差分的微结构线宽显微测量方法，即使用压电陶瓷微位移平台微量移动待测微结构沟槽，两步平移并采集三幅对沟槽清晰成像的显微图像，显微图像依次相减得到两幅差分图，将线宽测量转为差分脉冲距离测量，利用差分脉冲在阶跃边缘附近梯度变化灵敏度高的特点，突破衍射极限，提高线宽测量精度；再用纳米精度压电陶瓷位移台标定与显微成像系统有关的倍率测量常数，以压电陶瓷位移台的高精度保证测量结果的准确性。以可溯源计量部门、线宽为30.00 μm的标准沟槽样板作为待测样品，10次测量得到线宽测量平均值30.03 μm，标准差0.005 μm，并对本方法进行了不确定度分析，最终得到合成不确定度为0.37%（）。
线宽测量 光学显微 平移差分 测量精度 衍射极限 Linewidth measurement Optical microscopy Translation difference Precision Diffraction limit
南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
光学干涉绝对检验技术能够实现参考面和待测面面形的有效分离，是对干涉仪进行精度标定的有效手段。面向大口径平面干涉仪的校准需求，旋转平移法仅需一块透射平晶和一块反射平晶，避免了额外加工第3块平晶的成本和难度。但随着口径的增大，自重和支撑使得反射平晶在平移和旋转多种状态下的变形较大，继而影响绝对检验精度。提出设计轻量化的校准反射镜作为反射平晶，采用旋转平移法实现大口径干涉仪的绝对检验。以Φ 1 500 mm平面干涉仪作为标定需求，采用碳化硅作为校准反射镜材料，以三角形轻量化结构和6点背部支撑方式进行轻量化设计，控制其质量仅为93 kg，支撑和重力引入的面形变形PV值为9.75 nm。将变形面形叠加至PV值λ/4、不同分布的加工面形进行旋转平移绝对检验仿真计算，对旋转对称程度低且包含较多高频成分的面形，检验精度为λ/30；而对分布平滑对称的面形，检验精度可达到λ/50。因此，为了实现对于大口径平面干涉仪λ/50精度的标定目标，要求碳化硅校准反射镜加工面形PV值低于λ/4,尽量避免高频成分,旋转对称程度高。
绝对检验 旋转平移 轻量化 重力变形 absolute testing the rotation and displacement technique lightweight design gravity deformation
上海电机学院机器人与智能技术实验室，上海 201306
针对Intensity ScanContext（ISC）等激光雷达闭环检测算法中描述子易受载体旋转和平移变化干扰、不变性较弱从而导致闭环效果差的问题，提出了一种在城市动态环境下具有旋转和平移不变性的激光雷达点云描述子。首先，在点云处理部分，基于角度图像的地面点分割算法去除点云数据中的地面点，并利用基于弯曲体素聚类的动态目标剔除算法完成点云分割和动态目标的剔除。然后，基于惯性测量元件采集的四元数对点云进行坐标系变换，将所有帧点云统一至同一航向角下，以实现描述子的旋转不变性。接着，通过点云中静态目标与载体运动方向所在法平面的相对位置关系来确定描述子绘制中心，以实现描述子的平移不变性。最后，利用所提描述子进行闭环检测，并结合点云数据的空间结构对闭环检测结果进行一致性验证。在KITTI公开数据集下的实验结果表明，所提方法在城市动态环境下能够更加快速准确地实现闭环检测，相比于ISC算法，所提方法在准确率为100%时召回率提高了8.58个百分点，且平均耗时减少了12.90%。
大气光学 激光雷达 闭环检测 旋转不变性 平移不变性 惯性测量元件 光学学报
2022, 42(24): 2401007
1 西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室，陕西 西安 710021
2 中国兵器科学研究院宁波分院，浙江 宁波 310022
本文针对共轭平移差分方法中的关键参数进行研究，提出了一种基于逆向优化策略的平移量最优解确定方法。首先对差分逼近精度及信噪比进行研究，建立噪声条件下的平移量与面形重建误差模型；然后将被测面面形估计值和随机噪声引起的面形偏差作为变量，利用差分Zernike算法求解面形重建容许误差下的最佳平移量区间；最后采用商用干涉仪对标准镜进行不同平移量下的面形绝对检测对比实验。实验结果表明：平移量的取值会直接影响面形测量精度，在最佳平移区间内进行面形绝对检测所得结果与传统三面互检方法所得结果基本吻合，证明了所提方法可以有效提高平面光学元件的面形测量精度。
测量 绝对检测 共轭平移差分 干涉测量 Zernike波面重建 中国激光
2022, 49(18): 1804003
1 西安交通大学生命科学与技术学院生物医学信息工程教育部重点实验室，陕西 西安 710049
2 浙江西安交通大学研究院，浙江 杭州 311200
表面增强拉曼散射（SERS）属于分子振动光谱，具有灵敏度高、选择性好、检测无损等特点，在材料、生物医学、**等领域具有广泛的应用。目前的研究主要利用拉曼信号分子特征峰强度变化进行检测。由于受到各种因素的影响，拉曼信号分子特征峰会发生移动，相比峰强度变化，拉曼特征峰平移具有更高的稳定性和更好的重现性，由此基于拉曼特征峰平移的SERS检测应用逐渐受到关注。在总结拉曼特征峰平移机制的基础上，介绍了基于拉曼特征峰平移的SERS在癌症与疾病诊断、环境监测及食品安全检测等领域的研究进展，这些研究进展为发展具有高稳定性SERS检测方法提供了新的策略与思路。
激光与光电子学进展
2022, 59(6): 0617015
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
绝对检验作为一种光学元件高精度检测方法, 其中的两平晶绝对检验无法精确测量平移过程中的倾斜误差, 导致恢复的面形中二次项出现偏差。液面在位置变化前后能够保持水平, 在旋转平移过程中不会产生倾斜误差。推导了平移过程中倾斜误差和恢复面形中离焦项的关系, 并通过仿真分析加以验证, 当不存在倾斜误差时, 残差面PV值小于1nm。在300mm口径立式斐索干涉仪上进行液面旋转平移干涉实验, 将所得到结果与传统三面互检法进行对比, 面形基本一致, PV值偏差小于1.3nm, RMS值偏差小于0.65nm, 证明了液面旋转平移法在干涉测量过程中不会引入倾斜误差。
干涉测量 平面绝对检验 液面旋转平移 倾斜误差 interferometric measurement plane absolute inspection liquid level rotation and translation tilt error
