基于光谱估计与多光谱技术的光学元件表面疵病检测

为实现精密光学元件表面疵病的高效测量和精确统计,提出了一种基于光谱估计和多光谱技术的光学元件表面疵病检测方法。该方法利用光谱估计提取白光图像中不同波长的单光谱疵病图像,并合成多光谱疵病图像,然后采用优化后的OTSU(Otsu Image Segmentation Algorithm)分别对单光谱与多光谱疵病图像进行分析。基于该方法搭建了光学元件表面疵病检测装置,获得了白光照明条件下光学元件表面疵病的图像。实验结果表明,与原始白光图像相比,合成多光谱图像的疵病检出数量提升了1.85倍,疵病检出面积最大增加了6.0倍,检测效率得到明显提高。根据光学元件表面疵病的特性选取不同波长组合来生成单光谱与多光谱图像,可更加高效精确地检测出传统检测技术不易检出的疵病信息。     

用于微针经皮给药成像的扫频OCT系统

微针经皮给药结合了注射和经皮给药两者的优势,可提高大分子药物的经皮吸收量,对皮肤几乎无损害,因此具有良好的应用前景。然而,此技术仍处于发展阶段,需要利用成像手段对微针刺入皮肤的深度、药物颗粒的吸收/释放行为等进行研究。利用圆环达曼光栅产生的贝塞尔光束照射样品,搭建了一套扫频光学相干层析成像(OCT)系统。该系统能够在更长的焦深范围内保持高的横向分辨率,实测系统的有效焦深为1.68 mm,共焦位置附近的横向分辨率为3.61μm,满足微针经皮给药的成像要求。利用搭建的系统对可溶性微针刺入皮肤前后进行成像,能够清晰地看到微针的边缘、刺入深度和在皮肤上留下的微通道,并观察到了微针在皮肤内的溶解过程。     

Study on silicon micro-resonators by using a novel optical excitation and detection apparatus

A novel optical excitation and detection apparatus was used to investigate the characteristics of silicon micro-resonators, which was activated into vibration by a laser beam irradiation. The beam diameter of the excitation light was less than 10 μm. The vibration amplitude of the resonator was detected by the interferometer with high resolution of 0.1 nm and measurement repeatability of less than 3 nm. The resonant frequency of the micro-resonator was obtained to be 8.75 kHz with full-width at half-maximum (FWHM) of 0.18 kHz. It is shown that the method is useful and reliable for measuring micro-displacement and micro-vibration of minute objects with nanometer accuracy.     

空间激光通信技术若干问题的讨论

文中讨论了卫星间和星地间激光通信技术方案的若干问题。从背影噪声、体积、质量、器件性能和可行性角度，比较分析了激光波段的选择。８００和１５０ｎｍ波段的半导体激光器具有体积小、质量轻、效率高的优点。与可见波段相比，背景噪声低。提出了一个利用光纤通信技术和器件总体方案的建议。采用由半导体激光器振荡器和ＥＤＦＡ光放大器构成的ＭＯＰＡ结构作为通信发射机的的光源；采用光纤环行器和光纤耦合器实现发收光路的复用；     

一种硅微机械谐振器的单光源激振测振方法

提出一种用于硅微机械谐振传感器研究的单光源激振测振新方法,即微谐振器的激励及其谐振信号的测量使用同一光源。该方法采用全光纤斐索干涉仪结构,将干涉信号与光源强度变化信号进行运算后,通过选频技术解调出谐振器的振动信息,同时采用贝塞耳函数比值法扩大了振动幅度的测量范围,省去了一些难以获得准确数值的工作参数的计算。采用该方法实现了微悬臂梁结构形式的谐振器件的单光源激振与测振,获得了器件的谐振频率约为8.81kHz以及谐振状态下的振动幅度约为135nm。实验结果与采用其他双光源激振测振方法基本一致,新方法的可行性得到了验证。     

一种基于平板横向剪切干涉的角位移测量方法

在一种已有的角位移干涉测量技术的基础上,提出一种改进的角位移测量方法.通过选择合适的初始入射角,使从平板前后表面反射的两光束实现剪切干涉.采用一维位置探测器测量光束经透镜会聚后在探测器光敏面上的光点偏移量.根据干涉信号的相位和光点偏移量可以计算出被测物体的角位移.在该测量方案中,引入的一平面反射镜与被测物体的反射面形成光程差放大系统,提高了角位移测量灵敏度.分析了初始入射角对剪切比的影响,并讨论了基于该方案的角位移测量精度.实验结果表明,基于该技术的角位移重复测量精度达到10-8rad数量级.     

一种检测光刻机激光干涉仪测量系统非正交性的新方法

提出一种精确检测光刻机激光干涉仪测量系统非正交性的新方法.将对准标记曝光到硅片表面并进行显影;利用光学对准系统测量曝光到硅片上的对准标记理论曝光位置与实际读取位置的偏差;由推导的位置偏差与非正交因子、坐标轴尺度比例、过程引入误差的线性模型,根据最小二乘原理计算出干涉仪测量系统的非正交性.实验结果表明,利用该方法使用同一硅片在不同旋转角下进行测量,干涉仪测量系统非正交因子的测量重复精度优于0.01μrad,坐标轴尺度比例的测量重复精度优于0.7×10-6.使用不同的硅片进行测量,非正交因子的测量再现性优于0.012μrad,坐标轴尺度比例的测量再现性优于0.6×10-6.     

一种使用双棱镜的动态小角度测量方法

提出一种基于正切关系和相位调制技术的动态小角度测量方法.使用双棱镜组成干涉测量臂引导两束平行光至分束棱镜处干涉,通过提取携带被测信息的干涉信号的相位实现动态的小角度测量.由于采用位置探测器(PSD)对测量臂中两平行光束的间距进行测量,简化了测量方程,消除了装置中双棱镜必须对称放置的要求.通过正弦地改变半导体激光器的注入电流在时域内实现对干涉信号的相位调制,形成准外差干涉测量模式,提高了光程差的测量精度.实验验证了该方法的可行性,并讨论了影响小角度测量精度的误差因素.研究结果表明,基于该方法的动态小角度的重复测量精度可达到10-8rad数量级.