光学表面的分形结构和表征算法

根据光学表面在微观结构上呈现出的统计自相似性，利用与尺度无关的分形模型描述了光学表面的结构特征，采用结构函数法对分形维数进行计算，分析了抛光表面的分形特点。在此基础上，提出了采用一阶自回归分形模型对抛光表面进行模拟的新方法，分析了界定尺度、模型参数对分形特征和分形维数的影响规律。     

用于光纤对准的柔性铰链微位移机构

提出了一种新型的微位移机构。该机构用步进电机驱动 ,柔性铰链和弹性平板作为传动导向机构 ,可以实现纳米级的运动分辨率。该机构已经应用于光纤对准中的精密调整。     

光学面形误差对环围能量比的影响

以发射光学系统为研究对象,假设面形误差为高斯平稳随机过程,建立了光学面形误差均方根梯度(GRMS)与远场靶面上环围能量比(EE)之间的数学关系模型,进行了仿真分析并对实际面形数据做了验证。研究表明,环围能量比随GRMS的增加呈指数衰减;同时面形误差低频和高频部分分别形成远场光强分布的中心核和边缘。在GRMS≤7 nm/mm时,理论计算与仿真结果非常吻合。与实际分析结果的比较表明,该数学关系模型是正确的,能够用来分析GRMS对EE的影响。     

Study on precision cutting technology of complex shape microparts

Relatively to non-traditional and high-energy-beam micro-manufacturing technique, the micro-cutting technology has many merits. For instance, the machining range is bigger, the cost of equipments is much lower, and the productivity and machining accuracy are higher. Therefore, the micro-cutting technology will take an important effect on the machining technique of complex shape microparts. In this paper, based on selfly-developed machine tool, the precision cutting technology of complex shape microparts made of metal material was studied by analyzing the modeling method on complex shape, the means of toolpaths layout and the optimal selection for cutting parameters. On the basis of above work, a typical duralumin specimen of high precision, low surface roughness and complex shape micropart was manufactured. This result will provide favorable technical support for farther research on the micro-cutting technology.     

光学表面中频误差的控制方法-确定区域修正法

提出了一种有效控制光学表面中频误差的方法——确定区域修正法。给出了确定区域修正法的基本思想和工作流程,并基于最大熵原理对抛光盘运动参数进行了优化选择(行星运动方式转速比为-1或0,偏心率为接近于0但不等于0)。最后,在Φ100 mm K9玻璃平面镜上进行了抛光对比实验。实验结果表明,应用确定区域修正法,在1.5 min内可使0.28 mm^-1频率误差对应的PSD值从14.76 nm²·mm下降到3.70 nm²·mm,有效地控制了光学表面的中频误差。与其他方法相比,确定区域修正法的突出优点在于其确定性和高效性。     

磁流变抛光中的磁场与磁流变液缎带成型分析

利用标量磁位对磁流变抛光中的磁场进行了分析计算,并根据磁偶极子在磁场空间受力的模型,对磁流变液中的磁性微粉颗粒的受力进行理论推导,进一步分析磁流变液形成单一稳定缎带凸起的条件。理论分析经过试验验证,证明分析是正确的。     

亚微米并行激光直写系统的建模及仿真研究

提出了一种基于强度调制型空间光调制器（SLM）的并行激光直写系统，建立了该系统的数学模型，并以闪耀光栅的制作为例，给出了该并行激光直写系统的仿真分析结果。研究表明，该系统可实现的最小特征尺寸达到亚μm级，采用逐个图形进行曝光的方式使其具有内在的并行特性，可大大提高激光直写的速度；该系统所制作的二元光学器件类似连续轮廓器件，理论上可达到80%以上的衍射效率。     

刀具对中误差对离轴抛物面镜慢刀伺服车削加工的影响

离轴抛物面镜单件高效加工是离轴三反消像散(TMA)结构光学系统的技术难点之一.单点金刚石慢刀伺服车削加工技术可用于离轴非球面加工,加工尺寸范围较大,加工精度较高.此工艺制造的离轴抛物面面型精度可达到亚微米级,粗糙度达到纳米级.因此,可直接用于红外光学应用,若经后续抛光则可用于空间望远镜等更高精度需求的场合.介绍了慢刀伺服车削加工离轴抛物面镜的在轴加工方法,理论推导了刀具对中误差所带来的面形误差的极值分布规律.仿真研究进一步揭示了工件中心区域面形误差的详细分布.实验数据与理论结果和仿真计算结果均吻合.     

横向压电效应变形镜优化设计

变形镜作为自适应光学系统中的关键部件,起到校正波前误差的作用。其中横向压电效应变形镜应用较为广泛,其设计参数对系统的性能有重要影响,因此需要进行优化设计。仿真表明,减小Si镜和PZT的厚度可以提高系统最大变形量,但会降低一阶固有频率。通过正交匹配两者的厚度参数可满足系统的工作要求。夹具的材料和结构参数会影响系统的热变形特性。使用与镜片材料相同的夹具,系统的热变形最小,对高度和壁厚进行优化可以减小甚至消除系统的热变形。最后,通过电压特性仿真得到了优化后变形镜各分立电极的影响函数。     

对称工件定位算法:收敛性及其改进

Symmetric workpiece localization algorithms combine alternating optimization and linearization. The iterative variables are partitioned into two groups. Then simple optimization approaches can be employed for each subset of variables, where optimization of configuration variables is simplified as a linear least-squares problem (LSP). Convergence of current symmetric localization algorithms is discussed firstly. It is shown that simply taking the solution of the LSP as start of the next iteration may result in divergence or incorrect convergence. Therefore in our enhanced algorithms, line search is performed along the solution of the LSP in order to find a better point reducing the value of objective function. We choose this point as start of the next iteration. Better convergence is verified by numerical simulation. Besides, imposing boundary constraints on the LSP proves to be another efficient way.