基于六自由度机构平台实施自由曲面确定性抛光

工具定位精度和工艺合理性规划是影响自由曲面表面高质量制造的主要因素。研究了立足计算机控制的确定性制造概念。借助于多自由度机构平台,采取点对点的材料去除方式,针对具有非平缓变化曲率或陡度的自由曲面表面,设计工具结构、规划抛光路径,实施快速均匀抛光,为构建自由曲面计算机控制制造专家系统提供了支撑。     

大数值孔径、高次非球面透镜的加工与检验

通过一空间相机光学系统中某透镜的高次非球面表面加工过程,提出了一种基于小磨头数控光学表面成型技术(CCOS,Computercontrolopticalsurfacing)和非球面轮廓检验、零位补偿检验技术的中等口径高次非球面光学表面的加工、检测方法,并且给出了补偿器实际光学设计结果。文中采用这种方法加工的高次非球面表面,最终精度优于1λP V(λ=632.8nm),满足了设计要求。对这种技术的适用范围进行了简明的讨论。     

光学非球面二次曲面常数及顶点曲率的研究

受光学非球面制造过程中诸工艺参数的影响,能否保证非球面顶点曲率及二次曲面常数的精度是一个重要问题。基于二次曲面方程,推导出确定光学非球面二次曲面常数k以及顶点曲率半径r的一组算法,并在对一块口径为760mm×200mm标准非球面反射镜的实际测算中进行拟合,经过优化,拟合精度达到Δk=0.015,Δr=0.341mm,从而有效的控制了光学非球面制造过程中的顶点曲率及二次曲面常数的偏差。     

离轴非球面轮廓测量导轨直线度误差补偿模型

由于研磨阶段非球面的面形误差将由几十微米收敛到几个微米,因此采用高重复精度的离散测量技术是决定误差收敛效率、影响加工进程的关键。在新一代数控光学加工中心(FSGJ Ⅱ)上,设计了双测头对非球面进行面形定量检测的轮廓测量机构。通过对测头运动导轨在x、z方向的直线精度的分析,建立了导轨直线度误差补偿模型,以较低的成本实现了较高的测量精度。     

光学非球面反射镜轻量化制造技术

新一代的空间相机一般通过采用轻质大尺寸的非球面光学元件来提高系统的成像质量，以降低系统复杂性。而空间相机中的结构件主要是用来支撑和定位主镜，如果主镜制作得更轻，则系统的其它结构将会设计得更加轻巧。受此趋势影响，大口径非球面镜的轻量化问题成为一个研究热点。     

永磁流变抛光纳米精度非球面技术研究

利用永磁流变抛光技术制造高精度光学元件是一项极具前景的超精密制造技术。对一台五轴联动磁流变数控抛光系统的结构特点、功能特色及关键部件的设计进行了阐述。在此基础上,结合装置开展基础试验,对磁流变抛光过程中的主要控制参量如抛光轮下压量、抛光轮速度等对材料去除特性的影响进行了研究。开展了磁流变抛光对提高工件(K9玻璃)表面粗糙度效果的抛光试验,结果证明该套系统具有良好的磁流变抛光特性,抛光23min后工件表面粗糙度降低到0 6739nm。     

基于影像处理的干涉测量相位重构研究

随着计算机技术和光电成像元件的发展,影像信息处理技术已经在无损检测、医学检测以及干涉测量等领域得到广泛应用。本文主要研究了影像信息在干涉测量领域的波前相位提取方法。干涉条纹图是干涉测量领域中影像信息的载体,在干涉条纹处理方面,针对空域卡雷算法的特点,提出一种基于影像处理的单幅闭合干涉条纹图相位重构新算法。在空域卡雷算法处理方法的基础上,利用迭代修正算法对干涉图相位进行二次逼近,实现了对单幅干涉条纹图的高精度相位重构。Matlab仿真结果表明,迭代修正后的相位残差降低了25.8%,表明该算法在空域卡雷算法的基础上能够有效提高相位重构精度,实现干涉测量领域中影像信息的高精度处理。     

基于立方体分光棱镜的干涉投影傅里叶变换轮廓术

提出了一种基于立方体分光棱镜的干涉投影傅里叶变换轮廓术。基于杨氏双缝干涉原理,对立方体分光棱镜的干涉投影理论进行理论分析和仿真实验,通过调节立方体分光棱镜的安装角度可实现干涉投影条纹周期的任意调节,结果证实了该干涉投影系统的可行性以及灵活性。对小脚丫模型进行了三维面形重构,结果表明:干涉条纹相位稳定且强度分布均匀,利用所提方法可以很好地恢复物体的三维形貌。     

分布式孔径半主动激光探测计量系统设计

随着电子、信息、材料、光学、机械等学科的飞速发展,基于非成像光学的激光探测技术近年来受到人们越来越多的关注。高准确度和非接触测量的特性使激光探测光学系统广泛应用于激光测距、激光雷达和激光制导等领域。本文根据四象限探测器原理以及传像束光纤的特点,提出了一种新型的分布式孔径半主动激光探测系统来获得目标的角度信息。该系统由四个满足像方远心光路的光学系统、一个4×1的传像束光纤、一个探测器组成。通过搭建系统原理样机,定量测量半主动激光探测系统的线性区范围及测角误差。实验结果表明,系统具有±12°的线性视场,测量值与线性区的理想曲线相接近,满足光学系统的设计技术指标。     

光子晶体非线性效应全光开关研究

全光化以其快速传输处理信息的优点已成为当前的研究热点,其中全光开关在全光化中发挥着重要作用。本文利用平面波展开法与超原胞技术相结合的方法,对光子晶体结构的能带分布进行了研究,并对其禁带特性进行了分析,确定了以四方晶系为结构基础进行全光开关的设计研究。此外,在四方晶系结构基础上设计了波导与谐振腔耦合的全光开关结构,利用时域有限差分法进行模拟仿真,对电磁场分布图进行了研究。并在此基础上对结构进行了设计优化,使开关的性能得到提升。通过对光子晶体禁带特性的研究和对全光开关的仿真结果的分析,本文证实基于光子晶体的非线性克尔效应可以设计出开关性能较为优异的全光开关结构,并可减小全光开关的尺寸和反应时间。