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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 5，2026 2026年第34卷第5期

  • 现代应用光学

    “介绍了其在光学元件研磨检测领域的研究进展，相关专家提出了一种多测头非接触式面形检测方法，为解决传统检测方法难以兼顾精度与效率的问题提供了新的解决方案。”

    曲梓浩, 王孝坤, 蔡梦雪, 戚二辉, 赵映景, 刘忠凯, 王玉坤, 薛栋林, 张学军

    DOI：10.37188/OPE.20263405.0701
    摘要：针对光学元件研磨阶段传统单测头检测方法对机床导轨运动误差敏感，难以同时兼顾检测精度与在位测量效率的问题，提出一种适用于普通机床集成条件下的多测头非接触式面形检测方法，以实现光学元件研磨阶段的高精度在位检测。阐述由3个激光位移传感器组成的多测头系统的差分检测原理，通过三测头两两差分抑制机床导轨运动误差，并将位移差分量转换为被测面局部斜率信息，再基于Zernike多项式的斜率拟合与面形重建原理，利用最小二乘拟合由斜率场反演得到全口径面形。建立系统的几何仿真模型，采用蒙特卡罗法分析测头位置误差和姿态误差对面形重构结果的影响，进一步引入Sobol全局敏感度系数量化各误差源对均方根（Root Mean Square，RMS）误差的贡献，为系统装调公差分配和误差控制策略提供依据。最后，对一片口径为Φ400 mm、材料为单晶硅的研磨阶段平面反射镜进行实验验证，将本研究的检测结果与三坐标测量机（Coordinate Measuring Machine， CMM）的检测结果进行对比。实验结果表明，两种方法得到的峰谷值（Peak to Valley，PV）值绝对偏差为0.21 μm，相对偏差为2.22%；RMS值绝对偏差为0.14 μm，相对偏差为7.78%。所提方法可保持良好的测量一致性和稳定性，为光学元件研磨阶段的高精度面形检测提供了一种易于工程实现的解决方案。  
    关键词：光学检测;多测头;面形重构;蒙特卡罗分析;Sobol敏感度系数   
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    更新时间：2026-03-12
    “研发了高灵敏度空间倾斜测量光纤光栅传感器，其采用凸台 - 凹槽组合结构实现悬臂式等强度梁的应变响应增强，通过两个正交布置的增敏型等强度梁同步感知空间二维倾角变化，为复杂工况下的结构安全监测提供高精度、高可靠性的倾斜数据支持。”

    郑勇, 王年强, 姜兴良, 吴澎

    DOI：10.37188/OPE.20263405.0711
    摘要：为应对实际工程中结构多向倾斜测量的技术需求，研发了一种高灵敏度空间倾斜测量光纤光栅传感器，开展了系统的理论分析和实验测试。该传感器采用凸台-凹槽组合结构实现悬臂式等强度梁的应变响应增强，通过两个正交布置的增敏型等强度梁同步感知空间二维倾角变化。基于梁两侧光纤光栅中心波长漂移量的差分信号处理，在实现传感器温度自补偿的同时，进一步提升了测量灵敏度。实验结果表明，传感器在xoz与yoz两个测量平面内的灵敏度分别达到81.234 pm/（°）和85.235 pm/（°），线性度均为0.999 79，分辨率优于0.01°，测量精度为0.024 6%F.S.和0.023 5%F.S.，测量范围为±30°。空间性能测试验证了其在二维倾斜状态下仍具备稳定可靠的监测能力。此外，传感器具备优异的可重复性（重复性误差分别为0.843%与0.016%）、低迟滞性误差（分别为0.158%与0.945%）以及良好的抗蠕变性能。该传感器能够为复杂工况下的结构安全监测提供高精度、高可靠性的倾斜数据支持，在工程健康诊断领域具有重要的应用价值。  
    关键词：光纤传感器;光纤光栅;倾角传感器;空间倾斜测量;增敏型等强度梁   
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    更新时间：2026-03-12
    “介绍了其在烟气监测领域的研究进展，相关专家提出了一种基于机器学习算法的H2S浓度预测方法，为解决H2S与CO2光谱混叠问题提供了切实可行的技术方案。”

    徐玮辰, 王庚乾, 郭松杰, 宫廷, 梁五洲, 姚凯, 陈国元, 邱选兵, 李传亮

    DOI：10.37188/OPE.20263405.0722
    摘要：为解决H2S吸收光谱与CO2混叠问题，提高烟气H2S在线测量准确度，提出一种基于机器学习算法的H2S浓度预测方法。将HITRAN数据库生成的直接吸收光谱数据进行解调处理生成580组模拟数据，再与实验获取的二次谐波数据混合形成完整训练数据集，利用高斯过程回归、传统线性回归、支持向量机及神经网络等方法，对H2S和CO2进行了同步预测。实验结果表明，高斯过程回归模型的平均相对误差分别达到0.816%和0.673%，优于其他模型；对系统进行长期稳定性监测得到H2S和CO2的均方根误差分别为14.181×10-6和0.101%，表现优良。本研究基于高斯过程回归的机器学习方法解决了H2S与CO2光谱混叠问题，实现了对燃煤锅炉高温腐蚀关键指标H2S的高精度、高稳定性监测，为工业过程中的烟气组分实时分析提供了切实可行的技术方案。  
    关键词：机器学习;混叠光谱;硫化氢;可调谐半导体激光吸收光谱   
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    更新时间：2026-03-12

  • 微纳技术与精密机械

    “相关研究团队在微机电系统（MEMS）领域取得新进展，专家们提出并验证了一种基于硅-玻璃键合不等高工艺的小型化MEMS静电驱动微镜方案，为光通信系统中功耗与尺寸受限问题提供了高效技术路径。”

    历润龙, 孙治宇, 杜晨喆, 卢文娟, 赵前程

    DOI：10.37188/OPE.20263405.0734
    摘要：基于绝缘体上硅（Silicon On Insulator， SOI）工艺的静电驱动微镜普遍存在工艺步骤复杂、制造成本高及设计自由度受限等挑战。为此，提出一种基于硅-玻璃键合（Spin On Glass， SOG）不等高工艺的小型化MEMS静电驱动微镜。该设计采用双层掩膜与分步刻蚀技术，制备出具有高度差的垂直梳齿结构，实现了有效的垂直方向静电驱动。所研制的微镜芯片尺寸仅为1.7 mm×1.7 mm，反射镜面直径为0.82 mm，厚度为450 μm，结构紧凑且工艺兼容性好。实验测试表明，在10 V驱动电压下，微镜可实现0.52°的机械偏转角，响应时间约为14 ms。所采用的硅-玻璃键合不等高工艺在显著简化制造流程、降低生产成本的同时，仍能保证器件性能，为严格限制功耗与尺寸的光通信系统提供了一种高效的技术方案。  
    关键词：静电驱动;MEMS微镜;不等高工艺;双掩膜   
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    更新时间：2026-03-12
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