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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

    基于投影光瞳分布的星地激光通信波前探测

    杨慧哲张贞钰刘进梁永辉...
    945-955页
    查看更多>>摘要：为了解决星地自由空间光学通信系统中的提前角问题,采用了一种基于光强传输的新型波前探测技术——投影光瞳面分布(Projected Pupil Plane Pattern,PPPP),并通过实验室实验验证了该技术的可行性.PPPP基于TIE光强传输公式,根据不同传输距离下光强分布的变化反解出大气湍流引起的波前畸变.由于PPPP采用的是上行通信激光本身的后向瑞利散射,其测量的大气湍流方向与通信卫星方向一致,因此可以有效解决星地激光通信中的提前角问题.实验模拟了1 m口径的地基望远镜作为上行激光发射装置和后向散射光斑成像设备,通过等效高度分别为10 km和17 km的上行激光后向散射光斑图像来实现对10 km以下大气湍流的波前探测.实验采用的波前畸变模拟装置包括空间光调制器和透明塑料片,实验结果表明,对不同的波前畸变PPPP和通用的夏克-哈特曼波前探测器可以实现相似的波前重构,两者重构相位的残差约为初始相位的30%.

    自适应光学星地激光通信波前探测器投影光瞳面分布提前角

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    高精度激光共焦半导体晶圆厚度测量

    李兆宇刘子豪王瑶莹邱丽荣...
    956-965页
    查看更多>>摘要：针对半导体晶圆厚度的高精度非接触测量问题与需求,提出了基于激光共焦的高精度晶圆厚度测量方法.该方法利用高分辨音圈纳米位移台驱动激光共焦光探针轴向运动扫描,利用激光共焦轴向响应曲线的峰值点对应物镜聚焦焦点的特性,分别对被测晶圆上下表面进行高精度瞄准定位;通过光线追迹算法精确计算出晶圆表面每个采样点的物理坐标,实现了晶圆厚度的高精度非接触测量.基于该方法构建了激光共焦半导体晶圆厚度测量传感器,实验和分析表明,该传感器的轴向分辨力优于 5 nm,轴向扫描范围可达 5.7 mm,6种晶圆厚度测量重复性均优于 100 nm,单次测量时长小于 400 ms.将共焦定焦技术有效地应用于半导体测量领域,为晶圆厚度的高精度、无损在线测量提供了一种新技术.

    激光共焦厚度测量半导体晶圆光线追迹高精度无损测量

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    基于中红外波段的烷烃浓度遥测光学系统

    殷亮邢志明朱科苗玉...
    966-975页
    查看更多>>摘要：为了实现对烷烃气体浓度的大范围灵活检测,提出一种基于卡塞格林系统的中红外遥测遥感的方法.对该光学系统的发射模块、接收模块和探测模块进行整体设计研究,基于卡塞格林系统结合3 464 nm的中红外光源完成对烷烃浓度遥测遥感光学系统的设计.该光学系统需要实现对25～100 m大范围内目标的测量,设计了25 cm口径的光学遥测系统.针对卡塞格林系统存在光信号丢失的问题,采用透射式非球面准直结构,可以实现对不同距离目标的调焦;针对口径过大引起的视差问题,采用发射接收同轴的方式来消除较大的视差.实验结果表明,本系统能够对25～100 m的目标进行测量.主镜和次镜镀有中红外增强金膜,使系统的稳定性得到了显著提升.经过测试,系统的总体发射效率为86%,接收效率为75.8%.烷烃遥测遥感系统能够在大范围远距离上遥测气体浓度,使用方便、测量迅速,测量人员面对的风险低,能够保证整体光学系统的稳定性及作业检测的安全性.

    遥测遥感烷烃浓度测量中红外光卡塞格林系统

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    面向激光跟踪测量的大范围高精度姿态测量

    高豆豆董登峰邱启帆崔成君...
    976-986页
    查看更多>>摘要：针对我国高端制造业对高精度空间六自由度测量系统的迫切需求,提出一种面向激光跟踪测量的基于单目视觉的大范围全自动高精度姿态测量方法.阐述了面向激光跟踪测量的姿态测量系统构成、合作靶标硬件设计,并建立了姿态测量数学模型;其次,分析了自适应清晰成像的姿态测量模块特性,基于光学畸变模型与张正友标定法建立了实时相机成像模型,动态校正特征点像素坐标模型,提升了特征点的提取精度;之后,结合合作靶标几何特性、EPnP算法、Soft-POSIT算法提出一种改进的姿态测量方法,建立了姿态测量系统的自动监测纠错机制,实现测量范围内任意动态位姿的自动测量.最后,利用二维精密转台搭载合作靶标对激光跟踪测量的姿态测量系统进行精度测试.实验结果表明:在3～10 m,方位角/俯仰角为±30°、滚动角为±180°内,适配有14个特征点的合作靶标,姿态测量精度优于0.049°;适配有10个特征点的合作靶标,姿态测量精度优于0.065°.此方法普适性强,对合作靶标特征点布局约束较小,可以满足高端制造业激光跟踪测量的精密测量需求.

    激光跟踪测量单目视觉自适应测量姿态测量

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    基于液态金属的跨波段超宽带极化转换超表面

    邵亚楠李博文高世博邓永波...
    987-997页
    查看更多>>摘要：在无线通信领域,电磁波传播和极化方向调控对特定信号的识别与接收具有重要意义.提出了一种基于液态金属材质的跨X(8～12 GHz)和Ku(12～18 GHz)波段超宽带极化转换电磁超表面,具有宽频带、高极化转换率、体积小、无机械疲劳损伤、易共形、成本低等优点.该超表面能够实现从7.595 GHz到17.712 GHz超宽带范围内交叉极化转换或宽带圆极化转换的功能.当阶梯状液态金属结构宽度为1.6 mm时,在相对带宽为79.9%的7.595～17.712 GHz频带上,超表面极化转换率优于90%,具有共极化向交叉极化转换的功能.当阶梯状液态金属结构宽度为0.3 mm时,在相对带宽为 12.30%的 10.864～12.288 GHz频带上,超表面具有线极化向圆极化转换的功能;在相对带宽为 3.54%的7.328～7.592 GHz频带上,超表面的极化转换率优于90%,具有共极化向交叉极化转换的功能.样品制备及其极化转换特性测试结果表明:实验结果与仿真结果的相对误差为4.20%,理论设计与实验验证结果一致,进而验证了的跨X和Ku波段超宽带极化转换电磁超表面的多功能性和有效性.

    超表面液态金属极化转换超宽带

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    柔性铰接板振动视觉测量与小波神经网络控制

    邱志成刘一鸿李旻
    998-1010页
    查看更多>>摘要：为了解决航天器上用于供能的太阳帆板类柔性薄板结构的振动问题,针对一种移动柔性铰接板系统构建了双目视觉系统的振动测控实验平台,采用双目立体视觉方法来检测振动,并设计了自回归小波神经网络控制器(Self-Recurrent Wavelet Neural Network Controller,SRWNNC)来抑制振动.对双目视觉系统进行了标定,基于视差原理和图像处理算法,通过解算标志点的三维坐标来获取振动信号.建立了系统的有限元模型,并通过辨识得到校正后的系统模型参数.基于辨识得到的模型在仿真环境中训练SRWNNC,用于实验系统的振动主动控制.分别针对移动柔性铰接板系统固定基座和平移轨迹运动两种情况,进行了双目视觉振动检测和振动控制仿真和实验研究.仿真和实验结果表明,双目视觉传感器对振动信号的检测精度小于0.1 mm,SRWNNC也展现出比大增益PD控制器更好的抑振效果,验证了双目视觉振动检测和SRWNNC抑制振动的准确性和有效性.

    双目视觉移动柔性铰接板自回归小波神经网络振动抑制

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    滚珠丝杠滚道法向截面测量系统

    吴剑欧屹周长光冯虎田...
    1011-1022页
    查看更多>>摘要：为了实现滚珠丝杠滚道法向截面的快速、精确和无损检测,建立基于光学测微计的滚珠丝杠滚道法向截面测量系统.基于滚珠丝杠滚道法向截面测量原理设计了检测装置,对原有滚道法向截面数据处理算法进行优化,提出了角度划分圆弧方法、圆弧数据均匀化方法.对检测装置中传感器安装误差、水平移动平台直线度误差、传感器误差进行分析,并进行误差补偿.最后,通过实验验证检测装置和优化后的算法组成的整个检测系统的精度.实验结果表明:算法优化后检测系统测得的滚道法向截面参数,随着划分圆弧的角度增加最终收敛.算法优化后检测系统测得的圆弧半径和接触角与厂家提供的误差最大值分别为3.6 μm和19′31″,相对算法优化前提升率分别为64.36%和53.46%;测得的圆弧半径和接触角标准偏差最大值分别为1.56 μm和2′41″,相对算法优化前提升率分别为22.77%和56.67;测得的圆弧半径和接触角的A类不确定度最大值分别为0.63 μm和1′6″,相对于算法优化前分别降低56%和70%.滚道法向截面检测系统的精度、重复性和不确定度均满足测量要求.

    光学测微计滚珠丝杠滚道法向截面角度划分圆弧方法圆弧数据均匀化方法

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    自适应视觉惯性地磁紧耦合定位系统

    付鹏万振华王琨锋赵开春...
    1023-1033页
    查看更多>>摘要：为了解决视觉惯性组合导航系统绝对航向信息缺失与姿态发散的问题,进一步提升系统定位精度,设计并实现了针对未知磁场环境下的自适应视觉惯性地磁紧耦合定位系统.基于常用的三轴磁力计内外参数联合标定原理,提出了一种地磁信息全局及帧间约束残差构建方法.通过磁强度差异动态调整融合权重,利用非线性优化方法设计视觉/惯性/地磁紧耦合系统实现自身运动状态估计.最后,在校园环境下开展户外实验.实验结果表明:该系统能够在部分建筑及车辆磁场干扰环境下稳定运行,定位精度均优于0.8%(RMSE),相比于VINS位置误差平均降低了约24%,且具有良好的实时性.磁力计及自适应融合方法的引入可以有效改善现有视觉惯性导航系统的定位性能,为无人系统提供高可靠性的实时定位结果.

    组合导航地磁场自适应系统非线性优化

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    基于非机动单站的目标运动状态无偏估计

    林建军王骧予涵班晓军黄显林...
    1034-1044页
    查看更多>>摘要：为了解决远距离场景下基于非机动单站的目标跟踪问题,提出了一种基于三维到达角信息且具有渐进无偏特性的目标跟踪算法.以相对运动模型为研究对象,在速率先验已知的条件下,建立基于非机动单站的运动模型与观测模型,并对系统可观测性进行了分析.为了解决伪线性最小二乘算法的有偏性问题,提出了一种具有渐进无偏性能的约束总体最小二乘法,并证明了该方法的无偏性.仿真结果表明,在百公里级别的三维到达角跟踪中,角测量标准差分别为0.1°,0.2°,0.3°时,约束总体最小二乘法50～100 s内的时均相对距离误差能达到6%,12%,21%,时均绝对位置误差达到9,19,35 km;而初始距离为70,140,280 km时50～100 s内的时均相对距离误差能达到1%,6%,30%,时均绝对位置误差为0.7,9,30 km,100 s时的相对距离误差均能降到10%以内,精度提升效果最明显,且算法运行速度与伪线性最小二乘法在同一个量级.约束总体最小二乘法收敛速度快、定位精度高,且具有较快的运行效率,受测角误差与初始距离的影响较小,能够为远距离场景下的非机动单站三维到达角目标跟踪提供有效方法.

    目标跟踪三维到达角伪线性渐进无偏估计

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    基于自适应近邻信息的模糊C均值聚类算法

    高云龙李建鹏郑兴莘邵桂芳...
    1045-1058页
    查看更多>>摘要：传统的模糊C均值算法直接基于原始数据进行聚类,数据的内在结构可能会被噪声、异常值或其他因素破坏,因此聚类性能会受到影响.为提升FCM算法的鲁棒性,提出了一种基于自适应近邻信息的模糊C均值聚类算法.近邻信息指的是一种基于数据点之间相似度的度量,每个数据点都可以看作其他数据点的近邻,但是不同数据点之间的相似度是不同的.将样本点的近邻信息GX和类中心点的近邻信息GV融入基础FCM模型中,为聚类过程提供更多的数据结构信息,用于指导聚类算法中的簇划分过程,以提升算法的稳定性,并提出了3个迭代算法求解本文提出的聚类模型.与其他先进聚类算法对比,在部分基准数据集上聚类性能有10%以上的提升,同时还从参数敏感性、收敛性、消融实验等方面对算法进行评价.实验结果可以充分显示本文提出的聚类算法的可行性与有效性.

    模糊C均值聚类自适应近邻算法鲁棒性迭代算法

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