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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

    光栅干涉精密纳米测量技术

    李星辉崔璨
    2591-2611页
    查看更多>>摘要：光栅干涉测量是一种重要的精密纳米测量技术，具有高分辨率、高抗干扰能力和多自由度扩展的优势，在先进节点光刻机、超精密机床等场景中发挥着至关重要的作用。对比介绍了光栅干涉、激光干涉与时栅测量技术，明确其应用场景和当前性能参数，阐述了光栅干涉测量中的零差和外差两种技术原理，并在此基础上分析了光栅干涉仪的国内外发展动态，包括代表性的设备厂商，和近年来国内外在纳米及亚纳米精度的单、多自由度系统方面的研究开发情况。进一步地，对光栅干涉测量的精度和误差进行了分析与讨论，介绍了误差来源、分类及针对性的补偿方法。最后，对光栅干涉仪的发展现状及未来前景进行了讨论，期望为光栅干涉仪系统的开发和优化提供参考。

    精密测量纳米测量光栅干涉仪多自由度误差补偿

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    基于交变磁场的平面二维时栅位移传感机理及测量模型

    陈自然欧阳辉张桁潇彭凯...
    2612-2624页
    查看更多>>摘要：针对传统的平面二维位移传感器在超精密光刻、大面积传感器制造中存在的技术瓶颈，提出一种基于空间交变磁场的平面二维位移测量方法。在定尺平面布置均匀等间距的正弦/余弦激励绕组，施加时间正交激励电流，构建空间二维交变磁场，建立空间二维位移和时间基准的映射关系。通过"维度判断+位移解耦"的组合测量模型实现平面二维位移测量，利用动尺维度判断感应绕组阵列输出信号经二值化后的组合逻辑来判断维度;利用动尺两维差动布置的位移感应绕组阵列拾取交变磁场，得到空间位移行波信号，通过比相实现二维位移解耦。通过电磁仿真，对平面二维时栅位移测量模型进行误差分析。研制样机并搭建了实验平台，实验结果表明，传感器在120 mm×120 mm的有效测量范围内，X方向测量误差最大不超过±9。4 µm，Y方向测量误差最大不超过±9。7 µm，两维度位移测量分辨力为0。15 µm。利用毫米级尺寸的激励和感应绕组实现平面二维微米级测量精度，从原理上突破了传统平面二维位移传感器对超精密光刻的制约，降低了传感器加工难度，具有重要的理论研究意义和工程应用价值。

    二维位移测量交变磁场时栅传感器组合测量

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    宽频段振动干扰不敏感的白光干涉测量

    刘乾密乐黄小津
    2625-2634页
    查看更多>>摘要：传统白光干涉测量方法对振动干扰非常敏感，振动干扰会引起扫描步长误差，进而降低白光干涉的测量精度。为抑制振动干扰的影响，提出一种三点反正弦的白光干涉测量算法。三点反正弦法将干涉图序列中每相邻三幅分为一组，利用扫描过程中干涉条纹连续移动的特点，从每组干涉图的有效条纹区域计算出相移偏差，进而得到每幅干涉图的实际扫描步长。基于计算的实际扫描步长，构建了非等步长的调制度与相位最小二乘计算方法，并重构表面高度。由于计算步长仅利用三幅干涉图，三点反正弦法频段响应宽，能够探测快变、大幅的扫描步长误差。仿真和实验证实，在振动干扰下三点反正弦法能获得高达 0。5%的测量准确性(台阶高度为 10 μm)，并适合多种类构型表面形貌的测量。理论分析和实验表明，三点反正弦法能够抑制多种形式扫描步长误差的影响，适用于宽频段振动干扰下的白光干涉测量。

    表面形貌测量白光干涉测量粗糙度振动

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    引水钢岔管水压试验分布式应力测量

    尹国路马璟铭姜胜先王鑫...
    2635-2644页
    查看更多>>摘要：引水钢岔管的结构尺寸大、焊接工况复杂，且需要长期耐受6 MPa的水压，迫切需要一种分布式、高精度、高空间分辨率的应力测量技术，以便在水压试验中进行全方位的应力测量和结构健康评估。传统的点式应变片只能进行局部应力测量，且测量精度受制于防水措施、贴片工艺、温度变化等因素。为此，提出了一种基于光频域反射仪的引水钢岔管水压试验应力测量方法，采用沿焊缝布设的标准单模光纤作为传感器，测量空间分辨率达到5。8 cm，应力与水压力成线性关系并且沿焊缝存在0。2～0。6 m的周期性变化。月牙肋板焊缝的腰部应力最大，达到196。2 MPa;主锥环缝的应力在300 MPa附近;相贯线焊缝的应力呈 180°对称分布，在腰线附近存在 352。0 MPa的最大应力，顶部和底部基本不存在应力。

    分布式应力测量光频域反射仪引水钢岔管抽水蓄能

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    单光路拉曼分布式光纤测温系统

    冯玉祥刘志凯黄闽南王一山...
    2645-2653页
    查看更多>>摘要：针对常规拉曼分布式光纤测温系统中，拉曼Stokes和anti-Stokes散射光的走离效应导致位置校正困难，测温严重失真的问题，提出了基于单光路的拉曼分布式测温系统方案，建立散射光功率校正模型和温度标定算法，实现对被测光纤沿线温度的精确测量。根据拉曼散射光温度敏感原理，推导基于单路Stokes光及单路anti-Stokes光的温度解调公式。考虑到单光路温度解调严重受限于脉冲激光器和光电探测器稳定性的问题，设计温度标定单元并建立了信号光功率校正算法。搭建实验平台，对比分析传统双路、单路Stokes光及单路anti-Stokes光方案的测温性能。最后，讨论并总结基于单光路拉曼分布式光纤测温系统的优选方案。实验结果表明:在约12 km的光纤线路上，基于拉曼anti-Stokes光的方案的测温偏差为-0。3～2。2℃，均方根误差为1。0℃，空间分辨率为6 m，与传统方案相比性能更优。基于信号功率校正的单光路拉曼anti-Stokes光的分布式光纤测温系统灵敏度高，能完全规避传统双光路系统的走离校正问题，具备很高的实用价值。

    光纤传感拉曼散射测温光时域反射分布式

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    基于激光干涉的多轴运动平台垂直度测量

    罗凯元郑文炜杨霖
    2654-2662页
    查看更多>>摘要：测量垂直度误差的常用方法有实物量具法、体积测量法、CCD测量法、平面光栅测量法、激光跟踪仪测量法和激光干涉仪测量法等，这几种方法普遍存在操作不简便，使用成本高或无法实现在线测量等缺点。为此，提出了一种基于激光干涉仪原理的多轴运动平台垂直度在线测量方法，利用激光器、五角分光棱镜、五角棱镜、直线度干涉镜、直线度反射镜等组件构建了一种多轴激光干涉垂直度测量装置。通过光路设计，可以将此装置搭建于被测多轴运动平台上，从而实现高效率、高精度的垂直度在线测量。最后通过与花岗石角尺测量垂直度的方法进行精度比对测试。测试结果表明，偏差为1。4″，归一化偏差En<1，结果较理想，证明了方案的可行性。

    计量学激光干涉仪垂直度多轴

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    激光电子散斑干涉法隐形牙齿矫治器全场变形测量

    王嘉雯吴峻青吴敏杨安应彪...
    2663-2675页
    查看更多>>摘要：构建三维表面微变形同步干涉测量系统，客观准确地测量隐形矫治器的全场变形信息，为提高其临床矫治效能以及安全性提供数据支持。由蓝绿红激光构建三组各自独立的散斑干涉光路，用于同步测量物体表面的二维面内和一维离面变形，利用一个集成相移装置实现三色激光准90°步长的同步相移，并由一台3CCD彩色相机同时记录三色散斑干涉图。通过四步相移算法从分离的红、蓝及绿色散斑干涉图中计算出与离面和面内变形相关的干涉条纹相位;最后，结合自适应条纹滤波和数字差分算法计算得到与表面变形有关的6个应变分量。微转动实验表明:系统的微转角测量精度为2。4''，变形测量精度为10 με(微应变)。对隐形矫治器的变形测量结果分析表明，矫治器的变形效用与设定的矫治目标相一致。

    三维测量激光电子散斑干涉微变形隐形矫治器

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    激光准直测量中的空气随机扰动影响抑制

    刁宽刘晓军赵海煜
    2676-2685页
    查看更多>>摘要：鉴于准直光束在空气中传播，受空气随机扰动影响，如温度、湿度和压强的随机变化，激光直线测量基准存在随机抖动，从而影响激光准直测量的稳定性和准确性。从激光准直信号滤波的角度出发，提出了结合经验模态分解(EMD)-最小二乘(LS)拟合的空气随机扰动影响抑制方法;构建了激光准直信号分解、重构和校正的信号处理方案，以滤除空气随机扰动引起的干扰信号;开展了所提出方法在不同条件下对激光直线基准的空气扰动影响抑制实验，并比较不同方法对激光准直信号的处理效果。实验结果表明，所提方法对激光漂移补偿后的激光准直信号处理后，其在水平方向和竖直方向的波动标准偏差分别为0。01 μm和0。02 μm，有效解决了激光准直测量中的空气随机扰动对直线测量基准稳定性影响问题。

    激光准直直线基准空气扰动经验模态分解

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    面向组合光学跟踪测量的多位姿耦合中转标定

    杨仁川崔海华赵西富国荣辉...
    2686-2697页
    查看更多>>摘要：全局定位跟踪与终端测量组合的测量系统，是大尺寸工件整体测量的有效解决方案。然而，组合测量系统中，终端测量坐标系到定位靶标坐标系的中转变换是影响全局测量精度的关键因素。针对现有的公共特征点进行中转位姿标定的方法存在的站位制约问题，提出了一种多位姿耦合中转标定求解方法。该方法弱化了全局测量系统与特征点位置摆放要求，利用中转位姿与多个靶标位姿耦合的形式构建方程组进行求解，在此基础上进一步提出了一种多位姿多点耦合中转标定法，将多个局部特征点同时与位姿进行耦合求解，以提高中转位姿解的稳定性，并减少中转标定误差。最后，通过设计中转标定实验和组合测量精度验证实验。比较两种方法得出，多位姿多点耦合中转标定方法的位姿求解结果更加稳定，平均测量误差减少10。13%，验证了该方法的稳定性与有效性。

    组合式测量中转位姿标定矩阵转换多位姿耦合

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    接触式与白光干涉测头复合测量坐标统一与数据融合

    程真英徐东见张成瑶刘云龙...
    2698-2707页
    查看更多>>摘要：针对复合测量中两测头空间坐标系不统一的问题，提出了基于标定器提供基准点结合单位四元数法求解空间变换矩阵的坐标统一方法，并以均方根误差(RMSE)来评估坐标统一的效果。设计并制作了一种新型标定器，为坐标统一提供稳定可靠的基准点，并建立了基准点精度与坐标统一精度的关系模型。针对两测头测量数据，提出了空间误差椭球搜索策略结合加权最小二乘法的数据融合方法。实验结果表明，复合测量的坐标统一化配准精度可达1。889 μm，所提出的数据融合方法相较传统加权最小二乘法的相对误差减小了16%，重复性精度提高了38%，实现了复合测量的高精度坐标统一与稳定精确的数据融合，提升了对器件的测量能力。

    接触式测头白光干涉测头复合测量坐标统一数据融合

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