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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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2026年第34卷第20期

  • 现代应用光学

    弹光调制的时间域相位外差马赫-曾德尔干涉技术

    宋梦如, 李康, 张鹏生, 张敏娟, 王志斌, 李克武

    DOI：10.3724/OPE.20263420.3139
    摘要：针对传统马赫-曾德尔干涉技术依赖于光强变化或空间条纹移动解调，灵敏度和分辨率受限的问题，本文提出一种基于弹光调制的时间域相位外差干涉新技术。在保留原有双光路干涉优势的同时，利用弹光调制高精度偏振调控优点，将测量光路与参考光路之间的相位差加载到弹光调制的时间域高频信号上，通过数字锁相提取一倍频和二倍频信号，进一步完成待测相位差测量；搭建了实验装置，完成了零光程差标定，并选用渐变滤光片作为样品进行了实验验证，结果显示，系统测量最大标准偏差为2.8×10-4 rad，测量样品薄膜厚度与椭偏仪标定结果一致，最大相对偏差为0.69%。实验结果表明，本文方法实现了高灵敏度、高精度光学厚度测量，能够为生物样品测量、微纳结构表征等精密相位测量领域提供一种全新技术方案。  
    关键词：弹光调制;马赫-曾德尔干涉;时间域相位外差;定量相位  
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    更新时间：2026-11-14

    稀疏监督残差梯度约束的渐进镜片面型重建

    魏松慧, 吴孟楼, 金泽宇, 项华中, 王成, 张大伟, 庄松林

    DOI：10.3724/OPE.20263420.3151
    摘要：为提高渐进多焦点镜片后表面的重建精度及光学性能，提出一种稀疏监督残差梯度约束物理信息神经网络面型重建方法。根据矢高与平均曲率关系建立二阶非线性偏微分方程，以二维坐标为输入、矢高为输出，利用自动微分获得导数，并将方程残差、残差梯度、边界条件和稀疏几何监督构建联合损失函数。选取0~2 D，-1~1 D和-2~0 D三组加光度均为2 D的镜片开展重建与加工检测。1%稀疏监督下，三组镜片MAE为0.70~1.15 μm，RMSE为1.20~2.47 μm，相对L₂误差为2.99×10⁻⁴~6.26×10⁻⁴。与有限差分法相比，远用区光焦度差值均为0.01 D，近用区差值为0.02~0.04 D；ADD误差由0.09，0.08和0.09 D降至0.06，0.05和0.05 D，远用区像散降低0.03，0.01和0.01 D。加工结果显示，中间通道宽度增加0.56，0.37和0.37 mm。所提方法实现了渐进镜片后表面的微米级连续重建，并在ADD误差、远用区像散和中间通道宽度方面表现出一定优化效果。加工检测结果验证了该方法用于自由曲面镜片重建的可行性，同时也表明后续仍需将视觉性能指标如区域宽度进一步纳入重建约束，以提高设计结果的综合光学性能。  
    关键词：渐进多焦点自由曲面镜片;残差梯度约束;稀疏监督;物理信息神经网络;光焦度;像散  
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    更新时间：2026-11-14

    激光扫描共聚焦硅通孔缺陷无损检测

    殷鑫, 魏志鹏, 刘文杰, 郑若熙, 唐吉龙, 黄晓琦, 杨明峰, 郝明明

    DOI：10.3724/OPE.20263420.3168
    摘要：先进封装硅通孔（Through-Silicon Via，TSV）技术是现代微电子与半导体封装领域发展的核心支撑，其缺陷检测对保障器件性能与可靠性至关重要。为实现对TSV内部缺陷的无损检测，并针对现有TSV光学检测技术存在金属层盲区易漏检等瓶颈，本文搭建了一套基于近红外共聚焦原理的TSV缺陷无损检测设备，该设备选用1 310 nm近红外波段激光器作为探测光源，在此基础上设计了近红外共聚焦物镜，能够有效地校正由高深宽比深孔结构所引发的像差，保障TSV内部结构的清晰成像。本文所搭建的光学检测系统集成高精度位移台，能够实现多区域扫描、图像配准与拼接。最后基于检测数据构建TSV缺陷形态表征模型。实验结果表明该系统在512×512分辨率下的成像帧率为0.33 FPS，xy平面单次扫描视场为100 μm×100 μm，经图像拼接后可拓展至1 000 μm×1 000 μm；z轴方向能够实现100 μm探测深度，缺陷检出率为96%。该技术可实现TSV的无损、高精度三维缺陷检测，为先进封装TSV的质量表征提供了有效技术手段。  
    关键词：硅通孔;缺陷检测;近红外共聚焦;像差校正  
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    更新时间：2026-11-14

  • 微纳技术与精密机械

    飞轮不平衡激励下卫星微振动优化与验证

    王成林, 张承泽, 时浩然, 陈善搏, 刘子毅, 段胜文

    DOI：10.3724/OPE.20263420.3179
    摘要：针对飞轮不平衡量引起的卫星微振动基础谐波响应，常用的被动隔振在低频段抑制能力有限，且离散转速试验易遗漏结构模态耦合放大风险。本文以某中小型遥感卫星为研究对象，提出一种基于刚柔耦合动力学模型的微振动抑制优化方法，并进行了地面低频悬吊试验验证，400~2 000 r/min转速范围内理论值与试验一致。首先，建立了包含飞轮不平衡量与太阳翼柔性附件的整星八自由度动力学模型，实现了Y飞轮引起光学载荷像素偏移在0~2 000 r/min转速域连续谱的预测。分析表明，基础谐波响应由星体质量/飞轮位置决定的“常值区”和太阳翼模态主导的“放大区”组成。针对常值区，对飞轮安装位置进行优化，优化后X向像素偏移基础谐波相较于初始位置降低 66.7%，相较于对照位置降低 90.7%，有效抑制了全转速段响应；针对放大区，结合微振动指标给出了成像任务中的具有鲁棒性的飞轮禁用转速区间。本研究为遥感卫星在不改变现有隔振方案的前提下，通过布局优化实现微振动抑制提供了新思路。  
    关键词：飞轮;不平衡量;微振动;基础谐波;优化  
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原理图

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给定边界矢高与目标平均曲率场的渐进镜片后表面建模示意图

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