光栅安装或应用过程中光栅传感器指示光栅、标尺光栅相互位置发生改变,导致莫尔条纹发生畸变,直接影响着测量精度和后续处理系统的复杂程度。本文采用傅里叶频谱分析方法,建立包含指示光栅、标尺光栅位置姿态参数的光场输出模型,给出了两栅不平行时输出光场的数学表达式,对主要影响因子进行了较详细的分析,并在Matlab中进行了仿真,给出了不同安装偏角下的莫尔条纹误差值及变化趋势,讨论了接收传感器的结构尺寸对测量结果的影响,得出了与莫尔条纹同尺度的接收系统有最小的测量误差,其结果对光栅副的精度设计和结构设计有较好的指导性。

传统光子筛在大口径成像领域具有衍射效率低和制造数据量巨大的缺陷,这导致它们很难在实际应用中被采用。本文提出了一种复合型光子筛,该复合型光子筛将普通光子筛半径的中间1/3部分用波带环来替代。仿真结果显示,采用这种设计的光子筛不仅可以有效减小制造数据量,还能提高衍射效率。我们在成像试验中对比了具有相同特征尺寸的普通光子筛和复合型光子筛,结果显示复合型光子筛能够减少38%的设计数据量并且具有更高的成像对比度。因此,这种复合型光子筛在大口径X射线成像领域中具有很好的应用前景。

通过对频域干涉原理的深入研究,本文提出了一种超快时间分辨力的脉冲激光频域干涉技术。采用该技术方法可精确同步泵浦-探测实验中泵浦脉冲和探测脉冲的传输时间,其同步精度与脉冲激光器脉宽相当。本文详细论述了频域干涉技术的系统构成和工作原理,数值模拟了飞秒脉冲激光频域干涉仪的输出信号,指出当频域干涉仪输出的条纹数最少时,两脉冲之间的传输时间差即达到最小,最后通过动态实验验证了理论推导结果。

提出了采用单片机 AT89C51作为中央主控器 ,对光谱仪进行控制和信号检测的新系统。检测信号送计算机 ,由计算机进行数据分析和处理。研究了光子计数器的特性 ,分析了单片机有关端口的特点 ,总结了有关软件和硬件设置的技巧 ,给出了实验的光谱图形。

论述了动态全积分法的基本原理和误差分析，比较了几种基本结构和信号处理方法的优缺点，对实现方法的关键技术进行了讨论。组合装配成原理实验装置，并作了三个对比实验，取得了较好的初步结果。实验表明动态全积分法能很好地消除光栅刻划误差及偏心的影响，提高了圆分度精度。此法适用于高精度测量系统。

提出采用光学移相办法测量超高频调制光相位特性的一种方法。它具有精度高、实用性强等特点。

在利用条码标尺定位测量的数字水准仪中，标尺条码图像的正确识别是实现水准测量的前提。远视距条码图像模糊严重，在直接利用边缘检测法识别条码失效时，首先对条码图像信号进行复原是必要的。采用正则化信号复原算法，并根据条码信号的特点，构建惩罚项抑制解的高频振荡。实验表明：用本文算法对条码信号复原后再进行识别，实现了视距为62m的正确水准测量，并达到了相当的精度。

设计了一种基于双Fabry-Perot干涉仪的新型纳米测量系统，阐述了系统各环节的数学模型。针对探针与样品表面相互作用的数学模型比较复杂的特点，详细设计了基于模糊控制理论的控制系统，提出了通过控制探针振动曲线中线不变进行纳米测量的理论依据及实测方法。在此基础上，对系统进行了仿真实验，实验结果充分证明了系统设计及理论依据的正确性。

在共聚焦显微镜中，光源和探测器是有限大小的，成像过程是部分相干的，有必要分析光源对系统分辨能力的影响。首次利用部分相干成像理论分析了共聚焦显微镜成像过程，得到在相干光是点光源、均匀光源和高斯光源的情况下系统轴向光强。给出模拟结果，发现当光源和探测器都小于会聚透镜的艾利斑，且它在样品空间的数值孔径增大时，系统轴向分辨能力会提高且不受光源大小及光强分布的影响。

以发展微光学元件制作新方法为目标，提出利用误差扩散编码方法设计灰阶编码掩模制作微光学元件。此方法同其他编码方法相比，具有量化效果好、衍射效率高、制作文件小、计算速度快、通用性好等优点。用此方法对制作微透镜的掩模进行了设计，利用预校正法和边缘增强法相结合的方法对掩模进行了优化，并对曝光、显影过程进行了模拟，得到了满意的结果。