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光学精密工程

光学精密工程 光学精密工程
  • 主编：张学军，曹良才
  • ISSN:1004-924X
  • eISSN:2097-3209
  • CN:22-1198/TH
  • 主管单位：中国科学院
  • 主办单位：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
  • 出版周期：半月刊
  • 电话：0431-86176855
  • 邮箱：gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 地址：长春市东南湖大路3888号
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Volume 34 期 13，2026 2026年第34卷第13期

  • 现代应用光学

    张义民, 曾伟明, 迟英昊, 王芙, 王世勇, 丁学专

    DOI：10.37188/OPE.20263413.1969
    摘要：为满足机载场景下的应用需求，针对高性能头盔显示系统追求大视场、大出瞳直径与轻量化结构之间的设计矛盾，选用对侧倾斜投影结构，设计了一种面罩呈流线型的自由曲面折反式光学系统。先采用倒追光线的设计方式与逐步替代的渐进式优化策略，对中继透镜组和自由曲面的面型进行优化以校正系统像散、畸变和慧差；再将中继透镜组镜片数量缩减至5片并同轴放置，降低系统结构与装配的复杂度。设计得到的光学系统对角视场为50°，出瞳直径为11 mm，出瞳距为40 mm，各视场MTF在30 lp/mm时均大于0.46，单目光机仅重84.5 g。公差分析显示，在常规加工精度下，全视场MTF及畸变控制均表现出较低的敏感度，验证了设计的工程可行性。样机实验结果表明，该系统透射与投影光路成像清晰，为紧凑型、易装调的机载头盔显示系统提供了一种高稳定性的解决方案。  
    关键词：光学设计;自由曲面;头盔显示光学系统;折/反射式系统;大出瞳直径   
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    更新时间：2026-07-20

    周顺业, 汤亮, 崔晗, 邱丽荣, 赵维谦

    DOI：10.37188/OPE.20263413.1981
    摘要：平行平板作为典型透射光学元件，广泛应用于光学检测、半导体制造及国防装备等领域，其光学均匀性对系统性能具有重要影响。针对现有光学均匀性高精度测量中存在的干涉混叠难以解耦、多帧采集耗时较长及环境噪声抑制困难等问题，提出一种基于深度学习单帧干涉解耦的平行平板光学均匀性高精度测量方法。通过构建混叠干涉图与单面干涉图之间的映射模型对单帧混叠干涉图进行解耦，从而获得前后表面各自的单表面干涉图，以实现干涉条纹有效分离。通过虚拟移相重构由单帧干涉图生成的等移相间隔序列，结合传统五步移相法进行相位提取与面形重建，进而实现平行平板光学均匀性高精度检测。构建了两阶段卷积神经网络模型，第一阶段网络用于实现混叠条纹到单面条纹的映射，第二阶段网络完成五步移相序列生成及前后表面面形解算，搭建了基于深度学习单帧干涉解耦的平行平板光学均匀性测量装置，并采用Φ75 mm和Φ50 mm平行平板样品进行了实验验证。实验结果表明，该方法测得的光学均匀性结果与ZYGO干涉仪测量结果一致性较好，绝对偏差达到10-7量级，仅需采集单帧混叠干涉图即可实现平行平板光学均匀性的高精度、快速测量，可为光学元件的高通量和现场化检测提供技术支撑。  
    关键词：平行平板;光学均匀性;深度学习;干涉解耦;高精度   
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    更新时间：2026-07-20

    朱浩, 焦明星, 杨奕佳, 李广涛, 寇科, 刘芸, 邢俊红

    DOI：10.37188/OPE.20263413.1993
    摘要：为了提高条纹计数法激光自混合干涉位移测量的分辨率，设计了一种双波长单纵模掺镱光纤激光器自混合干涉微位移测量系统。该系统可以输出两路相位相反的自混合干涉信号，采用最优阈值方法对其进行细分，以获得具有λ/8分辨率的可计数特征点，并通过三次样条插值方法重构被测位移。探究了双波长单纵模掺镱光纤激光器自混合干涉特性及微位移测量误差，实验结果表明，当测量靶镜以频率为3~9 Hz、振幅在2~11 μm内周期振动时，微位移测量误差在96~105 nm内变化，相应的平均测量误差为100.2 nm，平均相对误差为1.98%。这种双波长单纵模掺镱光纤激光器自混合干涉微位移测量系统设计方案简单可行，具有广阔的应用前景。  
    关键词：光纤激光器;激光自混合干涉;双波长单纵模;条纹细分;微位移测量   
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    更新时间：2026-07-20

    杨如诗, 邹鸿玮, 刘彧涵, 曹睿, 钟胜强, 曾锴彬, 吴镓驹, 杨黎, 蒋先涛

    DOI：10.37188/OPE.20263413.2003
    摘要：与传统高斯散斑光场相比，完美涡旋光（Perfect Optical Vortex， POV）散斑在光场传输、散斑尺寸及光记忆效应等方面具有独特性能，但其环形光强会使散斑呈现“甜甜圈”结构，导致成像质量差、测量精度低以及数据分析困难。为此，设计了一种能够提高POV散斑照明均匀性的光学系统。以POV散斑场为光源，基于ZEMAX设计了一套高均匀性科勒照明系统，并通过降低评价函数对曲率半径、透镜间距等关键参数进行系统性优化。系统由三片式集光镜和双胶合聚光镜构成。其中，集光镜对冕牌玻璃H-ZK9A与火石玻璃ZF2进行对比优化，聚光镜使用Thorlabs成品透镜进行设计。仿真结果表明，在序列模式单波长条件下，系统照度均匀性均超过96%，采用ZF2的方案可达98.9%，在引入物理散射与相位调制的非序列模式下，系统均匀度均超过90%；多波长条件下，无论是序列模式还是非序列模式，两个系统在可见光波段内均保持稳定的照明均匀性，证明了系统适用于宽谱照明场景。在微观统计特性方面，像面散斑对比度接近1，且空间自相关的特征尺寸仿真值与理论值高度吻合。进一步实验表明，该系统能稳定生成POV动态散斑光场，实际获取的横纵剖面曲线、中心矩形区域照度均匀度超过86%，验证了设计的可行性。实验数据略低于非序列模式仿真结果，主要归因于元件对准精度误差、SLM零级光残余以及实验环境噪声等物理因素。本研究成功实现了POV散斑照明均匀化设计，在宏观上消除环形强度分布的同时，精确且无损地保留了其微观统计特征，为特殊结构光照明系统优化提供了一种可行思路，并为其在精密成像与信息处理等领域的应用奠定了基础。  
    关键词：光学设计;科勒照明;完美涡旋光散斑;ZEMAX   
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    更新时间：2026-07-20
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