基于Mirau双光束干涉,研制了检测微表面形貌的Mirau相移干涉轮廓仪.柯拉照明提供被测面均匀的照明,干涉成像系统是长工作距无限筒长干涉显微镜结构,由Mirau干涉物镜和镜筒透镜组成.物镜由光焦度较大的正光组和光焦度较小的负光组组成.轮廓仪的放大率为-10,数值孔径为0.3,工作距5 mm,视场0.64×0.48 mm2,中心遮拦0.129.相移器为电容式闭环控制的压电陶瓷传感器.通过6幅光纤连接器端面的干涉图,经6步相移法得到其表面形貌.实验结果表明,Mirau干涉轮廓仪的横向分辨率为0.875 μm,垂直方向的测量范围为5.3 μm,重复测量精度为1.7 nm.

针对微小面积及'盲孔'底面形貌,提出了一种基于直接成像原理的多功能光电检测系统.主要阐述了其光学系统设计思路,即内窥式镜头与显微系统相结合,观测与微扫描相结合.物镜部分采用内窥式探头,可深入内径2.5mm的盲孔内部,数值孔径不受微孔尺寸限制,从而提高了系统分辨力,达到600lp/mm.利用平行平板光学测微器,寻找和瞄准微孔内观测表面的微小细节,可将±0.1mm范围内的被观测目标定位到视场中心.

偏振耦合对光纤陀螺的系统性能有直接影响.设计了光纤寄生偏振耦合测试仪(DPCA)中的高精度数据采集电路.通过FPGA控制步进电机的扫描以及AD转换器的数据采集.对FPGA内部功能采用集中控制的设计方法,简化了系统设计.

基于相移干涉理论设计并实现了微平面三维形貌测试系统,针对三维形貌检测解包裹过程中出现的问题,改进了现有的残差点判断法,能够更加准确、快速地确定残差点的存在.对相位解包裹算法进行了系统研究,分析了干涉图中残差对相位解包裹的影响,提出了一种基于二阶导数的区域增长解包裹算法.在实际测量中,最终结果得到了明显的改善,证明了该方法的有效性,提高了系统精度.采用此算法,系统的纵向测量误差小于2 nm.