摘要：针对国内外透镜中心偏高精度测量的迫切需求,研制了一套激光差动共焦透镜中心偏测量系统。该系统从中心偏非接触测量的核心定焦原理入手,结合激光差动共焦定焦技术,解决了清晰度法定焦精度差的难题。在光学测量系统误差分析的基础上,对系统再次优化设计,并利用差动共焦轴向光强响应曲线过零点的位置与被测镜猫眼和共焦点精确对应这一特性,实现了透镜中心偏的高精度测量。通过实验表明,该系统测量精度为0.49%,与传统的清晰度法定焦测量相比,透镜中心偏的测量精度有效提高了6倍。该系统将差动共焦定焦技术有效的应用于透镜中心偏测量中,提高了被测镜猫眼和共焦位置的定焦能力,实现了高精度测量系统的设计,在光学测试和透镜加工及装配领域具有广阔的应用前景。

摘要：为了实现高效率和加工精度可灵活调节的超快激光微器件加工,提出了一种基于可调谐贝塞尔光束的超快激光加工方法。该方法通过调节可对初级贝塞尔光束压缩的双远心光学系统压缩比,实现了超快激光贝塞尔光束的中心主瓣半径和最大无衍射传输距离的灵活调节,其中不同压缩比的双远心光学系统通过闭环反馈控制的高分辨位移音圈致动器控制实现。理论分析和实验测试证实,在锥透镜(底角2°)和双远心光学系统(f_(1)=250 mm,f_(2)=36、18、9 mm)配合下,超快激光贝塞尔光束的中心主瓣半径和最大无衍射传输距离分别为3.73μm和5.28 mm,1.86μm和1.32 mm,0.93μm和0.33 mm。同时,设计了一套贝塞尔光束检测系统,可以实现对上述设计的可调谐贝塞尔光束的精确测量。最后对厚度为1 mm的熔融石英样品进行了打孔实验,实验结果表明熔融石英上的表面微孔直径与设计的贝塞尔光束的中心主瓣直径相符。该研究内容为实现高精密高效超快激光加工提供了一种新方法,具备工程化价值。

摘要：量子图像传感器(Quanta Image Sensor,QIS)具有超高的单光子灵敏度与空间分辨率,因此其有望成为替代CMOS的下一代图像传感器.然而,从QIS获取的原始数据是二进制的图像帧,因此需要采用图像重建算法从二进制观测值中恢复原始场景.现有的方法包括基于模型的QIS图像重建和基于深度学习的QIS图像重建,其中基于模型的QIS图像重建通常需要进行大量的优化迭代,且对内部参数选择高度敏感.而基于深度学习的QIS图像重建则往往需要对每个具有细微不同的任务设计和训练单独的网络模型,灵活性欠缺并在很大程度上限制了其实用性.为了解决上述QIS图像重建方法的局限性,本文提出一种基于强化学习的免调参即插即用单光子图像重建方法.该方法能够自适应地对不同输入图像、不同过采样倍率和重建所处的不同迭代轮次动态选取合适的参数,实现更好的重建效果.具体地,本文将即插即用框架下的QIS图像重建任务中需要手动调整的参数建模为序列决策问题,引入结合无模型强化学习和基于模型强化学习思想的算法学习一个最佳策略,以实现对于不同输入图像在每次优化迭代时的最优超参选择.在合成和真实数据集上的实验结果表明,本文提出的方法可以在过采样倍率为4、6、8三种情况下,在峰值信噪比上相较现有先进方法提高约0.44~0.60 dB,在重建的视觉效果上也能够保留更多的纹理细节.真实极暗光QIS图像数据已在https://***/ying-fu/Real-SPAD-Dataset公开.

摘要：针对自由曲面设计坐标系和测量坐标系基准不同带来的测量问题,提出了一种基于差动共焦法向测量配准的自由曲面测量方法。方法利用差动共焦曲线过零点位置与被测点准确对应的特性,实现了对被测点的精确定焦;利用PSD在传感器焦点位置对被测点倾角进行精确测量;根据被测点倾角,利用ICP Point to Plane方法进行点云配准,提高了点云配准精度,显著提升了面形测量精度。经理论分析和初步实验证明,方法测量面形PV值的精度可以达到65nm,RMS值达到10nm,PV值与zygo干涉仪测量结果相差7nm,RMS值相差1nm,测量结果误差较小。该方法为自由曲面面形的高精度测量提供了一种新的技术途径。

摘要：驱动电路是石英振梁加速度计的重要组成部分,直接决定加速度计的性能。针对传统石英振梁驱动电路输出波形单一、噪声控制效果较差的问题,使用等效电路法对石英振梁进行理论和仿真分析,并使用阻抗分析仪测得了石英振梁的阻抗特性。以此为基础,设计了一种输出高质量正弦波的石英振梁加速度计低噪声驱动电路。该电路使用电荷放大器电路实现对石英振梁电流的低噪声检测,引入了静态电容补偿电路提升电路性能。实验结果表明,本驱动电路可正常驱动石英振梁,输出为标准正弦波。白噪声的频谱密度约为140μHz/Hz^(1/2),依据配套加速度计80 Hz/g的标度因数,等效的加速度分辨率为1.75μg/Hz^(1/2),证明了理论分析和电路设计的合理性。