摘要：针对传统超精密定位系统存在位移灵敏度、系统频响及重复定位精度难以兼顾的问题,设计并研制了一种具有纳米分辨力的二维超精密定位系统.系统集成平行四连杆结构双柔性二维工作台无间隙传动、双极性可伸缩压电陶瓷微位移驱动和纳米精度电容位移监测等先进技术,在微处理器控制下可实现纳米量级的定位.为改善传统PID控制方法存在的精度低、实时性差等缺陷,提出了一种结合定位过程中各阶段系统不同响应特性的比例、积分和微分(PID)参数自适应控制算法.结果表明:平行四连杆结构能有效地消除运动方向间的交叉耦合,确保了工作台在运动方向上的直线度;在30μm行程内,单轴位移分辨力优于1 nm,重复定位精度优于10 nm,最大行程时响应时间<1 s.

摘要：为实现调频连续波(Frequency-modulated Continuous-wave,FMCW)激光雷达的高精度测量,针对激光雷达机械加工及装配过程中引入的几何结构误差,提出了基于激光雷达坐标测量误差的系统误差模型及误差修正方法。建立了激光雷达坐标系组,分析了空间坐标测量误差的来源。通过坐标系间的变换矩阵,实现了测量坐标的几何误差传递。然后,归并各坐标系的几何误差,建立了显式的激光雷达几何空间坐标误差表达式。并以此为基础,建立最小二乘优化目标,解算各项误差因子和修正后坐标。求得的误差因子可以用作后续坐标测量结果的修正。最后,基于该方法设计了一套以激光跟踪仪为高精度测量仪器、以靶球球心位置为标准点的标定场,使用激光跟踪仪与激光雷达测量相同位置的靶球完成系统误差修正。实验结果表明,经修正激光雷达空间距离测量的平均误差由0.0448%下降到0.0038%,误差极大值由4.17 mm下降到0.30 mm,验证了激光雷达几何结构误差标定和误差修正方法的有效性。

摘要：为了削弱经典滑模变结构控制系统的抖振、简化二阶滑模变结构控制器的计算过程,提出了一个二阶滑模变结构控制系统的滑模到达条件.运用李雅普诺夫稳定性理论和常微分方程理论,得到了控制系统在该到达条件下的两个结果:系统相轨迹能实现在有限时间内收敛于滑动模态,控制系统具有较好的鲁棒性.最后通过该到达条件设计了系统的变结构控制器.仿真结果表明该到达条件能有效抑制系统抖振,并且具有良好的鲁棒性.

摘要：为了获得实时调焦写入以及高的系统分辨力和衍射效率,提出了一种基于连续浮雕谐衍射透镜阵列的无模光刻方法。该方法采用连续浮雕谐衍射透镜阵列作为无模光刻的物镜阵列,在兼顾系统分辨力和衍射效率基础上,由同一衍射透镜阵列实现聚焦写入和检焦;同时利用谐衍射透镜的深浮雕特性调制透镜的环带宽度,降低透镜的制作难度。在分析谐衍射透镜特点以及考虑激光直写制作工艺对连续深浮雕衍射聚焦特性影响的基础上,设计、制作并测试了设计波长为441.6nm,F数为7.5的连续浮雕谐衍射透镜阵列。测试结果表明,该阵列同时具有聚焦写入和检焦功能,且对写入激光和检焦激光的衍射效率均优于70%,有望改善无模光刻的制作质量。

摘要：针对二聚物三能级蒸气激光系统增益相对于泵浦光方向显著的不对称特性,本文设计了一种稳定的能够充分利用介质增益特性的环形谐振腔,给出了象散和慧差补偿及泵浦激光与谐振腔匹配的条件。文中还给出了Na_2B^1Ⅱ_u-X^1∑_g^+跃迁激光谐振腔设计数据。

摘要：为了实现新型红外陶瓷ALON高陡度薄壁保形非球面的超精密磨削加工,首先根据ALON的材料属性和高陡度薄壁保形非球面的结构特性,进行了其超精密磨削加工工艺性分析,并基于有限元计算方法,完成了面向ALON高陡度薄壁保形非球面的精密夹具的设计以及关键参数的优化。然后完成了ALON的超精密磨削工艺实验,工艺实验结果表明减小工件转速和砂轮粒度都会降低ALON的平均表面粗糙度Ra值,但砂轮粒度对磨削后ALON的表面粗糙度影响更显著。最后实现了ALON高陡度薄壁保形非球面的超精密磨削加工,磨削后的ALON高陡度薄壁保形非球面的面形精度PV值为2μm,表面粗糙度Ra值可达8.6nm。

摘要：在已设计的 16阶用于将He Ne基模高斯光束转换为厚环形光束二元光学元件基础上 ,模拟计算了输入光束光斑半径变化对所设计的二元光学元件整形环效果的影响 ,模拟结果显示 ,当光斑半径偏离设计值在± 5 0 μm范围内 ,环上均匀性的均方误差不超出设计值的 5 %。同时 ,给出了输入光斑半径为 1.74 5mm时的实验结果及6 6

摘要：利用琼斯矩阵理论推导了光学双平衡式相干接收的原理,得到了具有正交相关性的包含全部光学信息的IQ信号,给出了基于IQ正交信号解调待测光信号信息的信号处理算法.基于该原理设计了一种高速微机电系统扫描式激光外差干涉仪,得到了待测玻璃的厚度信息分布图.该干涉仪的波前相位差提取准确度可高达0.01rad、测量速度可达40frame/s、最大测量直径可达到300mm,在实时光学检测方面有广阔的应用价值.

摘要：提出一种航天遥感器里奇 -克雷蒂安 (R- C)系统遮光罩的设计方法 ,并给出其数值计算过程 ,以确定 R- C系统遮光罩的尺寸和口径。同时 ,依据 R- C系统的特点 ,提出其杂散辐射的计算方法 ,用以估计遮光完善 R- C系统的杂光水平。通过计算得到的系统的点源透过率 ,可对系统的杂散辐射抑制能力进行评价。

摘要：应用ABAQUS有限元仿真软件,针对连续波(CW)CO2激光照射细薄金属管材过程,建立了弯曲过程的热能和机械模型,进而对弯曲过程中的温度、应力、残余应力的分布和弯曲角度进行了数值仿真,研究了各参数对变形机制的影响。设计了与仿真对应的激光照射管材弯曲实验,将实验数据和仿真数据进行比较,结果表明了该弯曲模型的有效性,并分析了仿真和实验数据产生差异的原因。