首页期刊导航|光学精密工程
期刊信息/Journal information
光学精密工程
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
光学精密工程

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会

曹健林

月刊

1004-924X

gxjmgc@ciomp.ac.cn；gxjmgc@sina.com

0431-86176855

130033

长春市东南湖大路3888号

光学精密工程/Journal Optics and Precision EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《光学 精密工程》学报简介 《光学 精密工程》（Optics and Precision Engineering）是中国科学院主管，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国仪器仪表学会、中国微米纳米技术学会共同主办的国际性学术期刊。本刊于1959年创刊《光学机械》，1966年停刊，1975年复刊，1993年更名为《光学 精密工程》。现为16开本，双月刊，科学出版社出版，国内外公开发行。 《光学 精密工程》首任主编为我国第一代著名光学家王大珩，随后担任主编的有张作梅、唐九华和陈星旦，现任主编是中国科学院副院长、中国科学院光电研究院院长曹健林。50余年的变迁，《光学 精密工程》从初创到成长、壮大，特别是改革开放以来的发展，从一个侧面展现了我国现代应用光学与微纳米技术和精密工程交叉学科崛起与发展的梗概和脉络。现在，《光学 精密工程》已成为目前中国历史最悠久、在国内外发行量较大、影响面相对广泛的现代应用光学与微纳米技术和精密工程交叉学科的学术期刊，赢得了国内外同行的普遍认同和信誉，受到包括诺贝尔奖获得者Charles H.Townes教授在内的一些著名国际学者的高度评价，被认为是“有中国特色的刊物”，奠定了它在中国科技期刊中的重要地位。 《光学 精密工程》自创刊以来，为本学科科研工作的正确开展，为加速科研成果的诞生，为发挥预见与导向作用，为我国现代应用光学与微纳米技术和精密工程赶超国际先进行列发挥了不可替代的桥梁与纽带作用。这几年来，《光学 精密工程》继续以提高学术质量来增强核心竞争力，在办刊理念、学术品位、编辑质量、出版发行与宣传，以及运用现代信息技术等方面，进一步加快与国际接轨的步伐。 《光学 精密工程》的编辑委员会由世界各地有权威的学者组成，编辑部设在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所。《光学 精密工程》刊载现代应用光学与微纳米技术和精密工程领域的高水平理论性和应用性的科研成果，内容包括：1)空间光学；2)光学材料和纳米材料；3)光学设计和系统；4)激光和激光技术应用；5)光通讯；6)微纳技术与精密机械；7)医用光学；8)先进加工制造技术；9)信息理论与信息处理技术10）测试技术与设备以及有关交叉学科等。 　　 《光学 精密工程》的读者对象为相关专业从事科研、教学、生产、运行的研究人员和工程技术人员以及研究生等。面向国际学科发展的前沿领域，以国家知识创新体系的建设为依托，跟踪热点课题加强组织和征集优秀稿件，优先发表具有创新性、导向性和权威性的学术论文。所有录用稿件均以印刷版、光盘版、网络版等同时出版。《光学 精密工程》被国外著名检索系统，如美国工程索引（EI）、英国科学文摘（INSPEC）、美国化学文摘（CA）、美国剑桥科学文摘（CSA）、俄罗斯文摘杂志（AJ）等多种检索刊物和数据库收录。 《光学 精密工程》编辑委员会期望与科学家、作者、读者、出版社和信息系统团结起来，在共同的目标下相互支持与合作，在我国政府及其主管部门的组织和协调下，共同营造我国科技期刊发展的优良环境，为创办国际一流的学术期刊不懈努力，让中国科技期刊加快融入国际学术交流。
正式出版
收录年代

    激光跟踪仪几何结构误差标定及修正

    王珊张滋黎董登峰周维虎...
    1639-1652页
    查看更多>>摘要：为了提高激光跟踪仪坐标测量精度，分析了跟踪仪的几何结构误差，研究了横竖轴平移误差、横竖轴倾斜误差、激光平移误差和激光倾斜误差的标定和修正方法。利用几何分析法建立了几何结构误差模型，基于投影图像测量仪和检棒、PSD搭建了几何误差参数的标定装置，实现对几何误差的快速自动高精度标定及补偿。最后，利用误差标定实验测量出的几何误差代入误差补偿模型，与标尺的长度进行比对分析。实验结果表明:经几何误差修正后的跟踪仪坐标测量误差从13 μm/m减小到4 μm/m以内，测量精度约提升了9 μm/m，验证了几何误差标定和修正方法的正确性，该方法可以提高激光跟踪仪的坐标测量精度。

    激光跟踪仪几何结构误差误差标定误差修正最小二乘法

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    干涉仪仪器传递函数噪声容限分析与优化

    樊耀轩张文喜伍洲杨帅...
    1653-1666页
    查看更多>>摘要：在高精度平面干涉仪系统评价标准中，仪器传递函数(Instrument Transfer Function，ITF)已经逐渐成为干涉仪性能的重要评价指标，它准确地反映了光学系统对于测量形貌不同空间频率的分辨能力。然而，ITF测试过程中的实验环境要求较为严格，干涉仪系统噪声会导致测试结果产生较大失真。为了能够准确表征干涉仪系统的性能，通过仿真分析与实际实验结合的方式，将仿真干涉图引入不同量级的高斯随机噪声，探究了噪声对于ITF测试结果的影响，提出测试误差的评价指标ITFRMS值，分析了干涉仪系统的噪声容限，依据评价指标提出了几种不同的ITF测试优化方法，并搭建实验系统进行分析验证。实验结果表明，在未优化的ITF测试流程中，所搭建的干涉仪系统ITF测试的ITFRMS值为0。111 2，而优化后同样噪声量级的干涉仪系统所得ITFRMS值则分别降至0。069 3，0。036 7，0。057 9。此结果证明了优化方案的可行性，该方案能有效抑制干涉仪系统ITF测试过程中的噪声干扰影响。

    干涉测量斐索干涉仪仪器传递函数噪声容限

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    用于InGaAs单光子探测器的微透镜阵列及表征

    张晨阳莫德锋徐红艳马英杰...
    1667-1675页
    查看更多>>摘要：微透镜与探测器芯片的集成应用可以提高探测器的光能利用效率，从而提高探测器的灵敏度。针对两种InP基InGaAs单光子红外探测器，分别设计了材料为磷化镓和硅的两种方形孔径微透镜阵列。介绍了微透镜阵列结构参数的设计流程并分析了每个步骤的设计要点，利用光线追迹软件对设计的微透镜阵列结构参数进行仿真校核，确定了两种微透镜阵列符合设计要求。使用台阶仪和共聚焦显微镜对制作完成的两种微透镜阵列进行了形貌检测，计算得出两种微透镜阵列的曲率偏差分别为1。38%和3。44%。实验测试了1。064 μm波长下两种微透镜阵列在空气中的焦距，与模拟结果对比，得到焦距偏差为5。69%和2。76%。通过分析微透镜的制作工艺，两种偏差符合应用需求。

    微透镜阵列光探测器光能利用率矩形孔径

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    自由运动秀丽隐杆线虫双光路观测系统

    于涛源徐熙平张少军张宁...
    1676-1685页
    查看更多>>摘要：为了解决自由运动秀丽隐杆线虫观测系统存在的视场单一、运动数据受环境影响等问题，设计了自由运动线虫双光路观测系统。该系统融合了显微成像模块和大视场成像模块，能够同时获取线虫的显微图像和培养皿图像，并通过切换荧光模块满足线虫荧光图像的获取需求。系统将显微成像模块直接装载在XYZ三轴位移平台上，可以有效避免线虫受震动影响引发的逃逸反应。最后，使用系统对USAF1951分辨率板和不同品系的线虫进行成像。实验结果显示，显微成像模块的分辨率小于2。19 μm，实现了对线虫的细胞级成像，系统获取的明场显微图像清晰显示了线虫的器官组织分布和细胞轮廓，荧光图像能够清晰显示不同荧光蛋白的分布情况。大视场成像模块照度均匀、成像清晰，通过形态学算法处理图像可以采集线虫种群行为运动数据。综上所述，该系统满足不同线虫观测需求，具备较好的稳定性和数据准确性，显著提高了线虫实验的灵活性，并为不同尺度下线虫观测信息整合提供了基础。

    显微成像双光路成像秀丽隐杆线虫线虫观测系统

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    惯性空间TDI相机长弧段星源主动扫描设计

    闫安东付宗强曾疏桐常琳...
    1686-1700页
    查看更多>>摘要：为了有效扩大惯性空间观测的幅宽范围和成像信噪比，提出了一种基于星等与光学多参量的映射函数的卫星与载荷姿频协同补偿的TDI相机长弧段星源主动扫描设计方法。首先，基于黑体辐射能量密度公式，构造TDI光学参量与极限探测星等之间的映射函数;然后，采用齐次坐标变换和欧拉轴最优路径规划方法，建立惯性空间卫星恒速机动和载荷动态实时补偿的长弧段星源扫描成像模型，完成动态星源无拖尾高信噪比成像。最后，基于平行实验理论，搭建由TDI相机和动态星源模拟器组成的实验系统，并完成了扫描成像实验和误差分析。实验结果表明，本体坐标系相对惯性坐标系的欧拉角速率为8。5(°)/s时，积分级数为96，TDI相机行频为1 kHz，成像时长10 s，TDI相机成像过程中星图成像信噪比最大值为7。325，扫描区域立体角为5。423 2 rad。惯性空间TDI相机长弧段星源主动扫描可实现对星源高信噪比成像，并大幅拓展了成像观测范围。

    空间遥感TDI相机信噪比长弧段欧拉轴主动扫描

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于电化学传感技术的血液pH和PCO2连续检测芯片装置

    于海霞刘家乐范译心谭志广...
    1701-1712页
    查看更多>>摘要：为了连续检测血液透析患者血液的酸碱度，降低血液透析患者的死亡率，基于电化学传感原理和微流控技术，研究了一种能够连续监测血液pH和PCO2的芯片。芯片中pH电极和CO32-电极以共用参比电极的方式实现pH和PCO2的联合检测，利用微型化测试腔保证血液的连续流通和检测，并防止空气对血液检测的干扰，提高血液pH和PCO2的检测精度。采用pH 6。00～9。00的Tris-HCl溶液测试芯片的pH检测性能，其检测灵敏度达到61。2 mV/pH，连续检测同一样品的标准差小于0。01(n=10)，再现性测量的平均相对误差为0。46%(n=6)，在pH 6。00～9。00内实现了样品溶液pH值的准确检测。利用联合传感芯片分别进行血气质控液和血液测试实验，在血气质控液中检测pH和PCO2的绝对误差分别低于0。04和306。64 Pa(2。30 mmHg)，平均相对误差分别为0。23%和1。94%;在血液中检测pH和PCO2 的绝对误差分别低于0。05和466。63 Pa(3。50 mmHg)，平均相对误差分别为0。36%和2。60%。与血气分析仪相比，该芯片体积小，与血液透析管路连接可以实现血液中pH和PCO2的连续在线检测。

    微流控技术血液透析酸碱平衡电化学传感器连续血液检测

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    多足式微型直线超声电机定子的设计与仿真

    王大志杨明洛王奉书李泽飞...
    1713-1723页
    查看更多>>摘要：针对小空间、低电压、大驱动力的应用需求，提出了一种基于单弯曲振动模态的多足直线式微型超声电机。根据超声电机的驱动原理对定子结构进行设计，利用有限元软件ANSYS Workbench建立定子的动力学仿真模型，对定子进行结构优化及动力学分析，确定定子最终尺寸为8 mm×1 mm×0。6 mm，定子实测B3，B4模态谐振频率与仿真相比误差分别为6。99%和5。46%。最后，建立电机定、动子之间的非线性仿真接触模型，验证了超声电机双向驱动的可行性。搭建微型直线超声电机驱动性能测试装置。实测结果表明:当驱动电压为60 Vpp时，最大空载速度为53。3 mm/s、最大负载为43。3 mN，推重比达280。该微型超声电机原理可行、结构简单紧凑，具有良好的输出性能，在光学系统、精密定位系统和移动终端等精密驱动领域有着广阔的应用前景。

    微型超声电机驻波动力学仿真振动特性

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    压电陶瓷作动器的卡尔曼滤波输出反馈预测控制

    于树友谭丽李建普冯阳阳...
    1724-1735页
    查看更多>>摘要：为了抑制压电陶瓷的迟滞、非线性特性对压电微定位平台精度的影响，建立反映压电陶瓷作动器频率依赖迟滞非线性特性的Hammerstein模型:利用非对称Bouc-Wen模型来表示静态迟滞非线性和利用动态线性模型表征信号频率的影响。针对迟滞补偿器不能完全的进行补偿，并且存在噪音干扰实验设备，采用基于卡尔曼滤波的预测控制，提高压电微定位平台的控制精度。预测控制用来减小逆补偿误差以及建模误差等模型不确定性的影响，卡尔曼滤波用来获得系统的状态估计值。实验结果显示，该控制器在正弦波信号下的相对跟踪误差小于0。68%，三角波信号下相对跟踪误差小于0。70%。在迟滞补偿的基础上，采用卡尔曼滤波的预测控制，该方法可以有效地完成对微定位平台的高精度跟踪。

    预测控制卡尔曼滤波压电陶瓷作动器Hammerstein模型

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管形微流道设计

    陈飞昊姜晨郝宇许世炜...
    1736-1745页
    查看更多>>摘要：针对面向无动力输入的自由流体在半圆形截面微流道中单向流动的问题，设计并制备了具有百微米级大尺寸仿猪笼草口缘区结构的开放式半圆管型微流道。分析液体单向铺展性机理，设计基本的大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管表面;使用光固化成型方法的数字光处理3D打印设备制备工件，实验分析大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管型微流道的液体单向铺展性，计算极差表征各结构参数对单向铺展性的影响。结果表明:大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管型微流道在椭圆半长轴570 μm，空腔楔角30°，微流道宽度320 μm，结构体长360 μm，拉伸长度200 μm，曲率2时具有较强的单向铺展性;各因素对铺展系数的影响程度由大到小分别为拉伸长度、结构体长、空腔楔角、椭圆半长轴、微流道宽度和曲率。研究结果为大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管型微流道的参数设计提供基础指导，也验证了采用常规3D打印技术制备具有单向铺展性的微流道的可行性。

    微流道3D打印猪笼草口缘区单向铺展性开放式半圆管型

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    融合多尺度特征的蜗杆表面缺陷检测

    王蕾郭文平陈欣慰夏珉...
    1746-1758页
    查看更多>>摘要：为了改善蜗杆齿顶表面缺陷检测依赖人工检测，检测效率低下以及检测成本高昂的现状，对基于机器视觉的自动化检测方法展开研究。设计了蜗杆缺陷采集系统，针对不同缺陷发生率不同提出了数据增广策略。在YOLOv7的基础上改进算法，针对不同缺陷的尺寸分布差异，引入渐进特征金字塔重构颈部网络，提升模型的多尺度特征融合能力;为减少蜗杆非缺陷位置对检测结果的干扰，引入注意力机制进一步加强模型的缺陷关注能力;最后改进回归损失函数为SIOU，在网络训练中加入考虑标注框和预测框的方向，进一步提升网络的检测精度。通过对比消融实验证明了上述改进的有效性。在参数量下降20。7%的情况下，文本所提出的算法相较于YOLOv7算法精度提升了3。3%;和YOLOR，YOLOv5m等多种算法相比，本算法的检测性能最优，基本满足蜗杆表面缺陷自动化检测需求。

    机器视觉表面缺陷YOLOv7特征金字塔

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据