准直光束是光学检验以及对光学仪器进行标定时最为常用的光束,对光束的准直性检测方法进行研究具有十分重要的意义。迄今已提出了多种检测光束准直性的新技术,其中一种方法是基于Talbot效应检测光束的准直性,具体是根据光束经过两光栅形成的莫尔条纹的倾斜角大小来检测光束的准直程度。通过对以往检测方法进行改进,并分析讨论影响该方法精度的因素,理论上估算出了检测精度。结果表明该检测方法非常简单,并且有很高的检测精度。

作者及其同事们经过20多年努力将计量光栅技术提高到了纳米量级和亚纳米量级,并进行了大面积推广应用,形成了一整套纳米光栅测量技术,该文为对这套技术的综合论述.首先回顾了刻线技术的发展历史,指出中国古代曾作出杰出贡献.归纳了发展计量光栅技术的5个阶段和4项内容.给出纳米光栅的定义和两个特点,并通过作者和同事们的光栅制造过程说明,纳米光栅实质上是一种刻录、固化到光栅基体上的光波波长.它为纳米测量领域提供了一种新途径、新方法,与激光干涉仪等现有纳米测量方法相比,具有自己独特的优点.文中讨论了纳米光栅的读取技术与信号处理技术,提出了纳米光栅细分误差的错位测量法.还讨论了与纳米光栅相关的纳米机械,介绍了作者和同事们的科研成果,圆柱、导轨等的机械精度已经进入了纳米量级.最后讨论了纳米光栅与激光干涉仪...

提出了一种新的辩向技术，即在传统的用硬件实现对整周期信号进行辩向的基础上，采用软件的方法，对转动不超过一周期的信号进行辩向，以实现对计量光栅相对移动量的整周期和不足一周期的数的精确计数。

用两片高速A/D转换器和一片闪速存储器（Flash ROM）构建了高分辨率和高频响的莫尔条纹信号细分电路。光栅信号经A/D转换后只需访问一次只读存储器即可输出细分值。通过修改只读存储器的写入数据,可方便地实现不同的细分倍数。在100倍细分时能够实时处理50kHz的输入信号,最高可处理1MHz的信号。实现了光栅信号高频响和高细分处理的统一。通过计算实际信号与理想信号的数量积的方法分析了直流漂移、非正交误差、等幅性误差和三次谐波对只读存储器细分的影响。为进行误差修正和误差补偿奠定了基础。

在无衍射光测量直线度系统中，常常采用锥透镜作为产生无衍射光的元件。要实现长距离的直线度测量，则必须采用大口径锥透镜，制造成本较高，整个系统体系比较大。提出一种用偏转抛物镜系统来替代锥透镜产生无衍射光束，可以实现大口径无衍射光束。具有成本低，精度较高，实现方法简单等优点。

讨论了基于纵向莫尔条纹检测的光栅自准直仪测量原理.运用光学傅里叶原理推导出,利用线阵CCD取代指示光栅可以在自准直仪中产生莫尔条纹.实验验证了当标尺光栅在CCD投影光栅常量d2与其光栅常量d1之比为s=1.01时,纵向莫尔条纹的放大作用能达到14.14倍.该方法消除了因指示光栅衍射作用影响试验结果的问题,显著提高了系统的角分辨力,并简化了自准直仪光学系统.

提出用双光栅产生的莫尔条纹测量船体扭转角，对此方法进行实验验证。船体用焦距为550mm的平行光管模拟，设计微调旋转机构使平行光管产生小角度转动，模拟船体扭转角的产生；两光栅分别安置于两平行光管焦面上，光管相对扭转引起莫尔条纹变化，根据测量原理通过图像的变化求得船体扭转角测量值。给出实验设备布置方案、实验操作原理、实验数据处理的基本思想，及提高数据处理精度的关键问题。对不同的条纹初始宽度做了对比实验，处理结果表明当莫尔条纹越细时，测量精度越低；当莫尔条纹越宽时，测量精度越高，本实验允许的条件下，扭转角最高测量精度达到1.2″。

使用多普勒理论分析了一种典型的具有纳米级位移分辨率的双光栅测量系统.在以往的文献中,只是简单的列出光栅系统的位移测量公式,对系统的工作原理分析避而不谈.文中首先给出了系统的光路结构,分析了光栅的衍射序列,然后对光束入射和出射光栅的多普勒效应进行了数学建模,得到了最终的位移测量值与光学莫尔条纹之间的关系.最后分析了参考光栅的作用,并给出了这种系统的特点.

从光栅副形成莫尔条纹的特性方程出发，分析了对电子经纬仪的光栅副偏心调整的四种方法：莫尔条纹调整法、漏缝调整法、基圆调整法和基于李萨茹圆的电调整法。根据实际情况，确定了对光栅偏心调整采用基于CCD图像系统的基圆调整法进行粗调，和基于虚拟数字示波器的精调法相结合的方案，采用曲线拟合和相关法，计算出光栅偏心的大小与方位，并给出了光栅偏心与轴晃的关系，介绍了GPT一1型光栅偏心调整检验仪的组成和功能，最后给出了仪器的调整检验结果。实践表明，GPT一1型光栅偏心调整检验仪为电子经纬仪的装配、光栅偏心调整和偏心检验起到了重要的指导作用，大大地提高了生产效率。

提出了数字环栅莫尔条纹扫描方法。该方法不是用实物环光栅与无衍射光的光斑重叠产生环形莫尔条纹。而是先用CCD摄像机将光斑摄入计算机，再与一基本同心的数字环光栅重叠产生环形莫尔条纹。改变该数字光栅的相位，可实现莫尔条纹扫描，用多幅扫描图像可算出光斑图像整体中心。由于利用了整幅图像的数据，该法实现了含噪环栅状光斑图像的亚像素级灵敏度定中心。统计模拟实验证明，它具有良好的抗干扰能力。并介绍了该方法在空间直线度测量方面的应用实验。