基于刀口检验的波面重建技术

基于刀口检验的波面重建技术主要是针对大口径长焦距镜面在细磨粗抛阶段的光学检测难题而提出的。该技术实现了对传统傅科检验的改进,其主要内容是:通过CCD采集多幅图像并进行平均消除气流干扰得到真实的傅科阴影图,通过数学建模、原理推导、图像处理及软件编程将傅科阴影图像的灰度变化转换成被检面形的波前等高图。实验结果表明,该技术准确直观地再现了被加工镜面的整体面形误差,能够对细磨粗抛阶段,尤其是细磨改非球面阶段的镜面加工提供很好的指导作用。     

子孔径拼接检测凸球面技术研究

为了解决大口径凸球面镜高精度检测问题,建立了子孔径拼接检测数学模型,模型以全局优化算法及最小二乘拟合算法为基础,优化得出被检测镜面全口径面形,并基于该数学模型对一口径120 mm凸球面镜完成了拼接检测,检测中共测量5个子孔径。由检测结果可以看出,拼接面形表面光滑连续,无拼接痕迹。为了验证拼接精度,在子孔径检测中另取一用于评价拼接精度的自检验子孔径,完成了对应子孔径的检测,并将拼接结果与自检验子孔径检测结果进行了点对点相减,从而获得残差图,实验结果表明:残差图PV值为0.014,RMS值为0.003,表明拼接结果的可信性,验证了算法的可靠性与准确性。     

长程大型非球面轮廓测量仪的研究

总结了常用大型非球面光学元件轮廓检测方法及其特点。详细阐述了用于同步辐射光学元件检测的长程面形仪的基本原理、发展阶段、关键技术、误差补偿、现状及发展方向。并介绍了合肥国家同步辐射实验室长程面形仪的进展。     

基于面形检测的光学元件多层膜均匀性测量

为了测量光学元件多层膜膜厚均匀性指标,基于面形检测对多层膜均匀性测量方法进行了研究。分析了均匀性的测量过程以及影响因素,评估了元件面形检测复现性对测量结果的影响,建立了多层膜结构的有限元模型,计算分析膜层内应力对基底面形带来的影响。基于高复现性面形检测装置进行了测量方法的实验验证工作,实验结果表明:元件面形测量口径范围内膜厚分布均匀性优于0.1 nm[均方根(RMS)值];将测试结果转化为沿径向的轮廓分布结果,与基于反射率计的膜厚检测数据进行了对比,表明两种方法测试数据基本吻合,验证了基于面形检测方法评估光学元件多层膜均匀性的可行性。     

大口径离轴非球面补偿检测的畸变校正

提出了一种基于检测光路光线追迹的畸变校正方法。通过对面形图边界的提取和分析确定图像中畸变的对称中心位置和对检测波前的采样间隔,利用光线追迹建立镜面到检测结果的对应关系,从而校正面形分布的畸变。针对某大口径离轴三反光学系统的730 mm×268 mm离轴非球面主镜的补偿检测,完成了面形图的畸变校正,校正前后二值化面形图与二值化镜面图的标准化互相关函数最大值从0.925提升至0.985,校正效果明显。     

空间光学遥感器光机系统热稳定性模糊优化设计

针对空间光学遥感器光机系统结构优化设计的传统方法的缺陷,提出了遥感器光机系统结构热稳定性优化设计的理论,该理论以提高结构的热稳定性和轻量化程度作为优化目标,以结构的强度、动态刚度以及系统总成像质量损失作为约束条件,对光机系统结构布局、形状与具体尺寸参数以及光机系统的公差分配进行优化设计;研究了光机系统热稳定性的评价方法,提出以光学元件的热致面形误差比例系数和系统整体的热致位置误差比例系数作为评价参数,通过这两个参数,将光机系统对各类热载荷的承受能力与热稳定性概念直观的联系起来,有利于结构设计与热设计的交流;给出了光机系统热稳定性优化设计的经典数学模型,并提出了应用模糊优化的理论与方法来解决该经典数学模型中存在的多目标性和约束条件的不确定性,最后给出了光机系统热稳定性设计的模糊数学模型及求解方法.     

一种基于Matlab的非球面光学元件面形参数测试技术

提出了一种接触式轮廓仪测量非球面参数的新方法,该方法通过在传统的二维接触式轮廓仪基础上增加旋转,从而实现了三维测量。为了验证新方法的测量准确性与可行性,文中使用ZYGO干涉仪对旋转对称球面进行检测,与新方法的检测结果加以对比。最后,使用新方法对非球面光学元件的面形参数进行测试,分析结果表明新的测量方法具备较高的测试精度,满足测量要求。     

离轴椭球面的反射式补偿检验

使用要求离轴椭球镜的面形PV(峰谷)值优于0.4λ(λ=351 nm)。根据三级像差理论球差表达式和补偿检验原理,得出检测光路中球面补偿镜的半径表达式。由已知数据求解补偿光路的初始结构参数,并带入软件中得到优化后的设计结果,优化后的结果和初始结构参数没有变化,说明补偿光路的求解方法是正确的。考虑到元件的加工误差和检测光路的调试误差,将误差带入检测光路进行模拟分析后,得出被检元件的面形精度:取98%的合格概率时,椭球镜的面形PV为0.379λ(λ=351 nm),能够满足使用要求,说明离轴椭球面的反射式补偿检验法是可行的。     

基于环形抛光的稳态确定性抛光方法

针对环形抛光中抛光盘的面形难以精确控制的问题,以Preston方程和Winkler假定为基础,建立光学元件抛光的基本模型,通过理论分析和计算机模拟与实验,深入研究环形抛光的系统特性。结果表明,系统存在一个保持盘面面形不变的状态,此时的状态为系统的平衡状态,在平衡状态下抛光工件时无需调整校正板位置即可连续获得高精度平面;在不同的工况下,系统平衡状态对应的校正板位置不相同,应用建立的模型定量研究平衡状态下校正板位置与工件尺寸的关系。实验证明在平衡状态下抛光工件时工件的面形精度和加工效率都得到了提高。     

平面光学元件光圈数检测系统研究

平面光学元件的光圈数是反映光学元件面形质量的重要参数.通过分析检测原理与方法,设计了一套应用光学技术、CCD成像技术、图像处理技术与计算机软件技术的检测系统.实验表明:该检测系统具有客观性强、易操作、准确度较高等特点.     

Characterization of HgCdTe p-on-n heterojunction photodiodes and their defects using variable-area test structures

Variable-area diodes are routinely used to separate surface from bulk effects in the characterization of HgCdTe photodiodes. In this work, the traditional models are reviewed and clarified by comparison to the results of numerical models of diffusion and other effects. It is shown that the characteristic lengths associated with lateral collection of both thermal and photo-generated carriers are not necessarily equal to each other and also are not equal to the minority carrier diffusion length. The effective surface recombination velocity in the traditional model for surface generation-recombination current is shown to have an alternative explanation as the effect of a surface inversion channel. Finally, the relation of the traditional models to the effects of point defects is examined. The average effects of defects with bulk or surface distributions are shown to contribute either zero or positive slope, respectively, in a plot of the inverse of the zero-bias resistance-area product vs the perimeter to area ratio. A negative slope arises from defects whose conductance increases faster than linearly with the diode radius. Distributions of diode dynamic resistance data from over 100 HgCdTe test arrays were analyzed to determine how the probability of a diode being defective varies with diode size. Plots of the diode conductance data ordered by increasing conductance indicate that the onset of defects occurs for a percentage of diodes of a given size which increases approximately linearly with the diode perimeter. This suggests that these defects have a perimeter rather than bulk origin.     

高精度刃边法测量红外相机MTF的研究

在航空遥感图像复原过程中,系统调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)测量是非常重要的一步。刀刃法因具有很多优点而成为测量MTF中较常见的方法。利用刀刃法测量红外相机MTF时,边缘扩散函数(Edge Spread Function, ESF)的提取和拟合非常关键,这直接决定了后续MTF计算效果的好坏。实验设计了一种新的提取边缘数据点的方法。该方法通过移动刃边来直接观察单个像元灰度值的变化,比利用遥感图像获得ESF的传统方法要简单、直观。同时,对比了线性拟合、高斯拟合与费米拟合三种ESF曲线拟合方法的效果。结果表明,费米拟合很好地平滑了ESF两端的噪声,效果最好。     

90/10刀口法测量高斯激光光束束腰的两种计算方法

激光光斑尺寸和激光束腰光斑尺寸是衡量激光器性能的重要参数.本文利用90/10刀口法测量高斯激光光斑尺寸及光束束腰尺寸,给出了两种计算方法,克服了传统方法过程繁杂的缺点,精度高、效率高,操作简单.     

基于支持向量机的金属表面缺陷检测

针对人工检测金属表面缺陷效率低、主观意识强、无法长时间工作等缺点,提出一种基于支持向量机监督检测、分类以及测量的金属表面缺陷的方法,并使用Matlab软件设计一个图形用户界面(GUI),便于检测人员使用。研究中先对工厂采集的图像进行Gabor滤波和对比度增强的前处理。然后使用方向梯度直方图(HOG)和灰度共生矩阵(GLCM)进行特征提取,为后续提高检测准确率打下基础。最后对于每种缺陷类型都采用270张图片进行模型训练,利用训练好的模型对测试图片进行测试。实验结果表明,最终3种缺陷类型的总正确率为88.9%,该检测方法能够有效地检测出金属表面缺陷。     

刀口法测量高斯光束光斑半径研究

根据高斯光束光强分布公式,讨论了P（x）%/（1-P（x)%)为任意值时,高斯光束光斑半径与刀口-光斑中心距比值及相应的光斑半径的测量误差;根据理论分析结果,在P(x)%为不同值条件下,对基模高斯光束光斑半径进行了实验测量,实验结果与理论分析符合较好。     

A propagation experiment combining reflection and diffraction

Measurements of propagation at a frequency of 1090 MHz over terrain that produces specular reflection and knife-edge diffraction are in good agreement with model calculations that use images to represent the effect of reflection. A hill covered with a pine forest formed the diffracting mask, and an airport area formed the reflecting surface. Agreement between measurements and model calculations required that the diffracting knife edge be located at treetop level. Optimum propagation into the shadow region was obtained when a maximum in the reflection-lobe pattern coincided with the mask angle.     

基于支持向量机的贯流风叶叶片粘连缺陷诊断

为了提高贯流风叶叶片粘连缺陷诊断的准确率和鲁棒性,提出了一种基于支持向量机的贯流风叶叶片粘连缺陷诊断方法。该方法以线性核函数为内积核函数,在追求分类间隔最大化的前提下,建立了叶片粘连缺陷诊断数学模型。仿真和实际测试结果表明,即使在使用较少的训练样本的情况下,该模型仍能达到较高的叶片粘连缺陷诊断率,效果优于传统的诊断方法,为贯流风叶叶片粘连缺陷诊断提供了新的途径。     

球形地面地波通信干扰效能评估*

为了克服传统地波通信干扰效能评估模型的不足,提出了一种球形地面上地波干扰效能评估模型。基于干信比的计算,分析了传统效能评估模型的不足;给出了球形地面上干扰效能评估模型的详细计算步骤;结合实例对两副天线的干扰效能进行仿真计算,并绘制了干扰压制区和通信暴露区分布图。文中干扰效能评估模型比较符合实际,对相关领域的计算有一定指导意义。     

Modal analysis of irregular terrain effects in radio propagation and the ray interpretation

Radio propagation over an idealised terrain obstacle is analysed by modal analysis. The 2-dimensional model is a cylindrical hill with a surmounted knife-edge obstacle. It is indicated that the results may be interpreted from a ray-optical viewpoint.     

基于高斯光束的飞秒激光光束质量检测技术

为了研究飞秒激光光束质量因子M2基于高斯光束的传播特性和能量密度分布, 在对飞秒激光光束质量因子进行理论研究的基础上, 进行了相应的数据计算, 给出了飞秒激光脉冲照射屏幕表面时所形成的环形光斑宽度的测量方法, 设计了一套由飞秒激光器、透镜、介电材料玻璃屏幕所组成的实验平台; 将该方法与刀口法和CCD法测量值进行了对照, 并用刀口法、CCD法确认了飞秒激光束腰在不同位置时的激光光束质量因子取值范围。结果表明, 光束质量因子M2在x和y方向上的测量值分别为2.04, 1.24。该实验结果与理论分析基本一致, 比刀口法和CCD法结构简单, 所得结论数据可靠、执行方便, 对精密测量有一定的参考价值。