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  • Vol. 32  期 7， 2024 2024年 32卷 第7期

    • 现代应用光学

      杨慧哲,张贞钰,刘进,梁永辉

      DOI：10.37188/OPE.20243207.0945
      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%。  
      关键词：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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      发布时间：2024-04-11

    • 李兆宇,刘子豪,王瑶莹,邱丽荣,杨帅

      DOI：10.37188/OPE.20243207.0956
      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。  
      关键词：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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      发布时间：2024-04-11

    • 殷亮,邢志明,朱科,苗玉,姜萌,单新治,高秀敏

      DOI：10.37188/OPE.20243207.0966
      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。  
      关键词：遥测遥感;烷烃浓度测量;中红外光;卡塞格林系统   
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      发布时间：2024-04-11

    • 高豆豆,董登峰,邱启帆,崔成君,王博

      DOI：10.37188/OPE.20243207.0976
      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、SoftPOSIT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。  
      关键词：激光跟踪测量;单目视觉;自适应测量;姿态测量   
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      发布时间：2024-04-11
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