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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 33 期 9，2025 2025年33卷第9期

  • 现代应用光学

    “在薄膜厚度测量领域，专家提出了基于自注意力神经网络的测量方法，有效提升低信噪比光谱数据的测量稳定性。”

    王晨, 王子政, 刘曌燃, 姚程源, 胡春光

    DOI：10.37188/OPE.20253309.1341
    摘要：为了提高薄膜厚度测量对低信噪比光谱数据的稳定性，提出了一种基于自注意力神经网络（Self-Attention-based Neural Network，SANN）的测量方法。由于传统傅里叶变换方法在信噪比降低时噪声成分可能掩盖主要干涉频率，难以准确提取厚度信息，因此构建了一种以光谱数据为输入，薄膜厚度为输出的自注意力神经网络模型，利用自适应注意力机制对不同波长的光谱点赋予动态权重，以增强对低信噪比光谱数据的解析能力。采用光谱干涉膜厚测量系统采集实验数据，并通过波长偏移和光强归一化动态调整策略进行数据增强，用以扩充训练集并提高模型的泛化能力。该系统优化了基于自注意力机制的编码器层数及隐藏节点数，最终选定包含8层编码器、每层128个隐藏节点的模型。以晶圆为例进行验证，测试含有异常值的光谱数据集合，结果显示该模型在低信噪比测试集上的最大相对厚度测量误差为3.62%，证明该方法能有效抑制噪声影响，避免傅里叶变换方法中常见的异常值偏差，显著提升测量稳定性。所提方法可扩展至更广泛的薄膜测量应用中。  
    关键词：干涉测量;晶圆厚度;光谱干涉式;自注意力神经网络;抗噪声能力;测量稳定性   
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    更新时间：2025-07-04
    “在拼接式空间望远镜共相领域，专家提出了一种大范围、高精度、自动化的共相调校方法，为解决子镜共相问题提供解决方案。”

    许博谦, 鞠国浩, 高雁, 王帅会, 张春悦, 匡也, 杜一民, 鹿芝荣, 徐抒岩

    DOI：10.37188/OPE.20253309.1353
    摘要：针对拼接式空间望远镜拼接子镜在轨共相调整需满足大范围（mm量级）、高精度（nm量级）、无干涉仪等外部检测设备等要求，提出一种拼接式空间望远镜大范围、高精度、自动化的共相调校方法。针对共焦、粗共相以及精共相等阶段的典型光学特征，分别改进共焦调校方法、基于色散条纹传感器的粗共相检测方法以及基于相位差的精共相检测方法等，形成拼接子镜共相调校完整的精度收敛链。然后搭建实验系统，开展包括共焦调校、粗共相调校和精共相调校的全链路自动化试验验证。实验结果表明：子镜相对位姿失调范围在-0.5~0.5 mm，-0.1°~0.1°内时，该方法可实现拼接子镜自动化共相，共相后系统波像差RMS值优于0.1λ（λ=632.8 nm）。该拼接式空间望远镜共相调校方法具有调校范围大、共相精度高、资源需求低等优点，在拼接式空间望远镜共相领域具有良好的应用前景。  
    关键词：空间望远镜;拼接镜;共相调校;色散条纹;位相相异   
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    更新时间：2025-07-04
    “在车载平台下激光外差太阳辐射光谱探测领域，研究者设计了一套高精度太阳跟踪系统，实现了快速响应和精准跟踪，满足了外差测量对太阳位置跟踪的需求。”

    方若鹏, 李仁仕, 焦婷, 许振宇, 邓昊, 姚路, 何亚柏, 阚瑞峰

    DOI：10.37188/OPE.20253309.1365
    摘要：为满足车载平台下激光外差太阳辐射光谱探测系统对太阳位置高精度跟踪的需求，设计了一套适用于移动平台下的太阳跟踪系统。将数据处理任务迁移至边缘计算平台，显著提升数据处理速度，保障系统在动态环境下的快速响应；同时结合相机畸变校正技术与视觉检测算法，精准确定相机画面太阳质心位置并计算角度偏移量；将角度偏移量作为系统模型的状态变量，引入模型预测控制算法对姿态调整电机转速实现最优控制，有效提升了太阳跟踪的准确度与稳定性。实验结果表明，该系统的响应延迟仅为14.6 ms，将它置于以15 km/h的速度行驶的车载平台上，X轴和Y轴方向的跟踪精度分别为0.13°和0.04°。该太阳跟踪系统具有高精度、低延迟的优势，可满足外差测量在车载平台下对太阳位置高精度跟踪的需求。  
    关键词：激光外差;太阳跟踪;模型预测控制;图像处理   
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    更新时间：2025-07-04
    “在直接相位偏折测量领域，专家提出了补偿LCD和TD折射误差的新方法，有效提高了系统测量精度。”

    田秀秀, 倪育博, 孟召宗, 高楠, 杨泽青, 张国锋, 尹伟, 赵洪伟, 张宗华

    DOI：10.37188/OPE.20253309.1377
    摘要：在直接相位偏折系统中，由于液晶显示屏（Liquid Crystal Display，LCD）和透明显示屏（Transparent Display，TD）的特殊结构，光线在测量过程中会发生折射，从而引起相位偏差。因此，提出了一种补偿系统中LCD和TD折射误差的方法。该方法将两显示屏建模为单一的透明层结构，利用光线追踪算法建立测量过程中的折射误差模型，分析光线传播路径并确定求解相位偏差所需参数。之后利用多立体视觉技术结合优化后的信赖域反射算法，标定两显示屏的折射参数，再基于系统中的几何关系分析标定测量过程中的折射角。最后，利用推导出的公式对系统中的深度信息进行补偿，逐像素地修正相位偏差，以提高测量系统的精度。实验结果表明：利用本文所提方法对折射误差进行补偿后，镜面环形台阶面间最大绝对误差从33 μm降低至21 μm，测量凹面反射镜与平面镜的组合镜面时，面形均方根误差由38.55 μm降低至24.92 μm，系统的整体测量精度可提高30%~40%。该方法有效减少了两显示屏的折射误差，提高了系统镜面三维形貌的测量精度。  
    关键词：三维测量;直接相位偏折测量术;液晶显示屏;透明显示屏;折射误差   
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    更新时间：2025-07-04
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