用于光学位移传感器的新型数字编码光栅尺的制作

介绍了数字编码光栅尺的结构设计并提出一种制作方法.采用紫外对准光刻、全息光刻及湿法腐蚀结合在(100)硅片上制作母光栅尺,并以具有紫外固化特性的聚氨酯丙烯酸酯为材料,将母光栅尺复制到硬基底上.实验表明,该工艺可重复性高,复制光栅尺的衍射效率高于母光栅尺的90％,并能承受航空环境-55℃～70℃的高低温冲击.光栅尺的制作准确度满足传感器的要求,信号响应准确率100％.该方法可对具有准确度高、图形复杂、工作环境恶劣等特点的微纳米结构的制作提供借鉴.     

用于光学相控阵天线的初始校准算法（英文）

针对光学相控阵存在难以校准的相位误差的问题,改进了旋转电矢量相控阵天线初始相位校准方法 .与原始方法相比,该方法改变了相位计算方法,并且每测算出一个单元的相位误差立即进行相位矫正,然后测算并矫正下一个单元的相位误差,避免了原始方法在初始相位误差分布范围较广且光功率测量精度有限的情况下可能出现的π相位错误.仿真结果表明,原始方法校准后主瓣光强的平均值最多达到理想值的70.8%,标准差至少为19.1%;而改进方法校准后的主瓣强度均值至少可以达到理想值的87.6%,标准差最大7.3%,证明了改进方法具有更高的统计精度和可预测性.制备了9×9光学相控阵芯片,芯片初始的栅瓣抑制比为2.12 dB,改进的旋转电矢量法校准后则达到了4.68 dB,证明了该方法的有效性与实际应用价值.     

一种新型集成光学微位移传感器的研究

本文采用数值孔径(N.A)法首次计算了光纤-波导端面的耦合效率和器件的响应特性;全面测试了器件的性能,其理论分析与实验结果符合较好;还讨论了进一步提高器件的探测灵敏度及其实用化的途径.     

一种气压传感器新型标定补偿方法（英文）

通常气压传感器的标定补偿方法复杂耗时,开发了一种新的方法去简化气压传感器的标定补偿。首先,设计恒温结构,并通过PID算法自动调节,使气压传感器的核心敏感元件工作于某一个固定温度(此温度稍高于气压传感器需要工作的最高温度点);其次,把气压传感器在与这个固定温度点相等的环境温度下进行标定;最后,完成标定后不管环境温度如何变化,气压传感器敏感元件始终工作在一个恒定的温度,因此气压传感器的标定与补偿可以得到简化。经测试,气压传感器在一定的环境温度范围内实现恒温工作,标定后可以以较高的精度测量气压,实验结果表明经过标定补偿后的气压传感器可以在实际中应用。     

位移传感器演示装置的制作

通过自制的位移传感器演示装置可以对霍尔磁阻效应、 一种小位移测量传感器原理和方法进行演示和 探究. 在课堂教学、 课程设计等场合,直观显示霍尔元件的各种效应和技术应用, 有着良好的教学效果     

纳米光子学中的光学涡旋（英文）

在过去的二十年中,携带轨道角动量的涡旋光引起了研究人员的广泛兴趣。涡旋光不仅在光与物质相互作用中扮演着重要角色,而且可极大拓宽光学信息的承载容量。与此同时,纳米科技的发展使得纳米光子学成为一个新兴学科,开辟了利用纳米结构和器件对光进行调控的新途径。当纳米技术和涡旋光相结合时,衍生出许多新的思路和概念。本文回顾和总结了基于纳米光子学的涡旋光产生、探测及其应用,并对该研究领域的未来进行了展望。     

用于儿童斜视矫正的压贴三棱镜设计与制作（英文）

为了填补我国学术界和产业界在压贴三棱镜的国产化设计、制作以及测试等方面工作的空白,研究了压贴三棱镜镜片结构设计理论,并推导了压贴三棱镜镜片透过率以及畸变的计算公式,数值模拟了不同材料、不同棱镜度数的压贴三棱镜的透过率以及压贴三棱镜的畸变情况.数值模拟结果表明:与现有PVC材料相比,PMMA材料具有更大的阿贝系数和更小的材料吸收率,是一种制作低成本压贴三棱镜的理想材料.利用金刚石切割工艺制作出精密的压贴三棱镜模版,模版的表面光洁度达到14级,并采用热压工艺,在温度为180℃压力为130kg/cm2的工艺参数下制作出不同棱镜度数的压贴三棱镜样片,验证了以PMMA材料为基材、采用热压工艺制作压贴三棱镜的可行性.为了测试压贴三棱镜样片的实际棱镜度(Δ),自主设计并搭建了压贴三棱镜棱镜度测量系统.实验结果表明:对低(10Δ)、中(20Δ)、高(30Δ)三组压贴三棱镜样片的棱镜度测试结果与理论值的偏差分别为0.01Δ、0.04Δ和0.02Δ.所有样品的棱镜度偏差均符合国家医用棱镜的标准.因此,所制作的压贴三棱镜样片具有较高的光线偏折精度,为治疗儿童斜视疾病提供了一种高质量、低成本的产品方案.     

光纤（光学）电流传感器的现状及发展

本文系统地评述光纤（光学）电流传感器研究的现状和存在的主要问题，给出不同调制方式的几种传感头的基本结构，分析比较它们的优缺点。针对影响传感器精度的因素，讨论目前采取的一些解决方法。文中指出光纤（光学）电流传感器的发展方向。     

演示小位移传感器的装置制作

本文介绍了半导体材料的霍尔效应及磁阻效应,讨论了霍尔磁阻元件的特性,提出位移传感器的工作原理、结构设计,并详细说明安装和调试过程.演示装置结构简单、物理概念清晰、易于操作.它将磁场的变化无接触转化为材料的电阻变化,从而把与磁场变化相联的位移形式转化为电信号输出,形成位移传感器.由实验数据和图示曲线表明:测量桥路输出电压随磁钢和霍尔片之间的距离变化而变化;另外,测量桥路的测量灵敏度随工作电流IC增加而提高.通过本装置可以对霍尔磁阻效应、一种小位移测量传感器原理和方法进行演示和探究.在课堂教学、课程设计等场合,直观显示霍尔元件的各种效应和技术应用,有着良好的教学效果.     

非接触式位移传感器——光学测微计

一、概述在量纲分析中,测量长度这个重要量纲的装置,正在社会上得到广泛研究和应用。在接触式长度测量装置中,有度盘式仪表、游标卡尺和测微计等,是产业界常用的测量工具。由于现代电子学的发展与工业生产效率的相互促进,生产中的自动化、轻型化浪潮汹涌,对非接触式快速、高精度地测量长度的要求更加紧迫了。针对这样的社会需要,促进了光学、超     

用于位移传感器的全息平面变间距光栅设计与制作研究

简述了全息变间距光栅的几何理论.利用遗传算法对记录光路进行了优化计算，提出在目标函数中考虑记录参数误差的影响，推导了目标函数的积分形式，提高了计算效率.针对用于位移传感器的平面变间距光栅，分别计算了球面波干涉及球面波与非球面波干涉情况下的全息记录参数，给出了线密度误差曲线.制作出全息平面变间距光栅，并成功应用于位移传感器中. 关键词： 全息光栅 变间距光栅 遗传算法     

用于高功率激光器的光学元件（特邀）

激光的出现对大多数实际应用系统中的光学元件的性能、质量及其加工提出了严格的要求。激光的高功率性能由3个不同的过程决定：其一是对入射光辐射的吸收（主要由各种吸收机制决定）;其二是由热学性能决定的温度升高和响应;其三是元件的热光学和热机械响应,如变形、应力断裂等。在设计效率高、紧凑性好、可靠性好的应用于不同领域的高功率激光系统时,需要考虑不同运行条件下的脉冲、连续波、不同占空比的重复频率或突发模式等。     

传感器用于微小位移测量的实验设计

许多物理量诸如加速度、压力、应变、振动等都可以通过测量微小位移来间接测量. 讨论了利用霍尔、 电感式、电容式传感器实现对微小位移测量的实验原理、实验方法及实验数据的分析讨论     

基于角反射镜的气体传感器（英文）

介绍了一种由两个角反射镜构成的气体传感器吸收池。利用角反射镜的反射特性和对光束的倾斜不敏感性,提高了吸收池的稳定性和灵敏度。用几何光学方法分析光束的传输特性。提出了探测光在单波长和双波长时的传输方程和系统的测量方程,构建了一种气体浓度检测系统。探测光在吸收池中来回传播的次数N由两个角反射镜的轴间距离决定,差分光吸收光谱(DOAS)的灵敏度与光在池内的传播次数N成正比。在N为3时,电池的检测阈值接近50 ppm。     

色噪声对光学双稳态的影响（英文）

采用统一色噪声近似构建了由乘法色噪声驱动的纯吸收型光学双稳态状态方程,并分析了色噪声对光学双稳态的影响,将结果与白噪声驱动的光学双稳态进行比较.结果表明:当乘法噪声与加法噪声处在正关联时,增加乘法色噪声的自关联时间τ,光学双稳性的区域显著变宽,即磁滞回线面积变大;当乘法噪声与加法噪声处在负关联时,只有乘法噪声较小时,改变乘法色噪声的自关联时间τ,光学双稳态才发生改变;当乘法噪声的自相关时间等于零时,本文模型退化为乘法白噪声驱动的光学双稳性状态方程.     

基于位移光栅尺的拉伸法弹性模量测量

基于光栅光学原理,利用位移光栅尺测量了弹性模量,建立了位移光栅尺拉伸法测量系统,通过实验获得金属丝在拉伸过程中的微小形变量数据,再利用拉伸法测量弹性模量与微小形变量之间的关系,最终实现弹性模量的测量.     

一种高精度光学位移传感器的设计分析

利用晶体双折射和由散射偏振引起的光学干涉技术,设计出一种高精度光学位移传感器.该传感器采用同轴光学系统,测量精度约为4 μm,测量范围不小于28 mm,且测量时不需要使用相干光源,故结构紧凑、性能稳定.     

切削参数对新型光学铝级金刚石车削刀具磨损的影响（英文）

光学器件和光学测量系统的关键部件主要通过超精密加工制造。铝合金具有很多优势,通常用于光子产业。光学领域对铝合金使用和需求的不断增加,促进了在铸造过程中采用快速凝固技术对铝合金等级重新改良的发展。优异的微观结构和改进的机械和物理性能是新型铝合金等级的特点。目前主要问题在于采用金刚石车削时,由于在切削性方面缺乏对铝合金性能的充分研究,导致机械加工数据库非常有限。本文通过改变金刚石的切削参数,测量切齿安装距超过4 km时金刚石刀具的磨损,研究了快速凝固铝合金RSA 905的切削性能。改变的机械加工参数为切削速度、进给速度和切削深度。结果表明切削速度对金刚石刀具的磨损影响最大。主轴转速为500 rpm、进给速度为25 mm/min、切削深度为15μm时,刀具磨损达到最大值12.2μm;主轴转速为1 750 rpm、进给速度为5 mm/min、切削深度为5μm时,刀具磨损达到最小值2.45μm。通常,较高的切削速度、较低的进给速度和较短的切削深度的组合可以减少金刚石刀具磨损。建立了模型统计以分析金刚石刀具磨损。通过该模型可以生成磨损图,从而确定切削参数产生最小磨损的区域。结果证明,快速凝固铝是更好的选择,为机械工程师使用这种材料提供了参考。     

光学石英玻璃纳米划痕性能仿真研究（英文）

基于分子动力学方法,对石英玻璃进行了三维的纳米划痕仿真,用来研究其纳米加工性能。采用熔融-淬火的办法建立了石英玻璃的模型,并通过观察模型的截面图,分析了在制备过程中内部微观孔隙的形成过程和原因。在仿真过程中,观察了石英玻璃的变化和孔隙周围原子的运动,得到了切削力的曲线,重点研究了内部的微观空隙对划痕过程的影响。仿真结果表明:当石英玻璃冷却时,由于内部共价键的重组,会形成平均半径为0.25nm的微观的孔隙,而且其降低了石英玻璃的纳米加工性能,使得切削力的曲线发生一定程度的波动。当磨粒划过表面后,会在表面以下形成厚度为2nm的原子密集堆积区。由于稠密区的原子共价键键长的变化,失去了原有共价键的强度,所以会形成加工的损伤层。因此在对石英玻璃超精密加工时,应采用少量多次的加工方法来提高材料的加工性能。     

复杂目标光学散射截面数值仿真方法（英文）

研究复杂目标的几何建模、光学面元消隐和目标表面的光学散射特性.针对任意构型的目标,提出采用均匀光照明仿真图像进行光学散射截面(OCS)数值计算方法.通过自适应Z缓存方法,实现目标光学消隐面的计算,将这部分消隐面面积从目标OCS的数值积分中去除.研究近似镜面材料的空间模板褶皱表面的光学散射数值模拟方法,以及基于激光主动探测系统实验测量数据的目标OCS实验分析方法.根据某缩比例空间目标相对探测系统不同方位、俯仰角情况的OCS实验结果,校正OCS数值仿真参数.仿真结果与实验结果的图像比较和OCS曲线趋势大略一致,考虑到表面褶皱的随机性、姿态的测量误差和仿真模型有限的校准能力等因素,本文提出的数值仿真方法能够在一定程度上描述目标的OCS值.