1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 中国科学院空间主动光电技术重点实验室，上海 200083
3 上海工程技术大学电子电气学院，上海 201620
4 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
5 中国科学院上海天文台，上海 200030
6 中国科学院大学天文与空间科学学院，北京 100049
从信标光链路中高效地获取运动平台的姿态信息是运动平台量子光通信成功的关键之一。针对运动平台量子光通信的实际需求，提出一种探测载体平台旋转姿态角的信标姿态解耦方法，有望显著提高量子光通信的动态链接效率。经0°、45°、－45°偏振片起偏调整的RGB三色合束信标光，携带着载体平台的旋转姿态角信息，经自由空间传输后由地面接收系统解耦。接收端利用光电探测器获得信标光的三色光强值，根据三色光强值的差动、比值构造特征参数β，建立信标光旋转角θ与特征参数β间的关联曲线，利用该曲线反演载体平台的空间旋转角信息。分析θ在0°～90°的变化趋势及β的数值结果，并对不同距离下的测量结果进行误差分布分析。实验表明，所反演的信标空间姿态角度测量精度可以达到±0.05°。室内实验结果的3σ值小于0.5°；室外实验结果的3σ值小于1°。综合整体性能分析，所提方法具有测量运动平台空间旋转姿态角的能力，可用于在浮空平台或类似领域中进行姿态角度测量。
测量 量子光通信 偏振激光 空间旋转角 三维姿态 光电探测器 中国激光
2022, 49(18): 1804001
1 上海理工大学 教育部光学仪器与系统工程研究中心，上海 200093
2 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
3 上海光学仪器研究所，上海 200093
高衍射效率的凸面闪耀光栅是高光谱分辨率成像光谱仪的核心分光元件，其制作方法包括机械刻划法、电子束直写法、X射线光刻法、全息离子束刻蚀法等，其中全息离子束刻蚀法因为具备良好的各向异性，不受尺寸与曲面形状限制，杂散光低，完全没有鬼线，制造时间短等优点成为现今光栅制造领域常用方法之一。传统全息离子束刻蚀凸面光栅时基底的弯曲会导致槽形闪耀角的不一致性，并且在制作小闪耀角凸面光栅时基底表面会有部分区域无法被刻蚀和槽形曲面不连续的现象，而摆动刻蚀凸面闪耀光栅可以克服上述缺点。对全息离子束刻蚀方法制作凸面闪耀光栅多方面进行了综述。
凸面光栅 全息离子束刻蚀 闪耀角 convex grating holographic ion beam etching blazed angle
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
2 上海光学仪器研究所，上海 200093
凸面光栅是Offner结构成像光谱仪的核心分光元件，制备出高衍射效率、高分辨率的凸面光栅是提高光谱仪成像质量，实现遥感探测的关键。介绍了目前凸面光栅的研究现状，讨论了设计与制作凸面闪耀光栅的主要方法。凸面光栅的设计方法采用严格耦合波理论对光栅进行衍射效率分析，制作方法主要包括：电子束直写法、X射线光刻法、机械刻划法以及全息离子束刻蚀法。鉴于全息离子束刻蚀法具有成本低、槽型可控、无鬼线等优点，详细介绍了利用该方法制备凸面光栅的工艺及相关研究报道。在接下来的工作中将不断优化和提高全息曝光光强分布的均匀性，改进摆动刻蚀装置旋转轴的可调性，优化离子束刻蚀工艺参数，以期制作出实用化的凸面闪耀光栅。
光学设计 凸面光栅 全息离子束刻蚀法 Offner成像光谱仪 激光与光电子学进展
2021, 58(11): 1100002
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 上海光学仪器研究所，上海 200093
介绍了基于同心结构的凸面光栅成像光谱仪的研究背景、设计方案和结构特点，综述了凸面光栅同心结构成像光谱仪在国内外目前主要的五种结构类型，包括Offner型、非共面型、折反射型、+1级衍射型、自由曲面型。总结了五种结构类型的优点和缺点，对研发新一代具有高成像质量、高分辨率、高衍射效率、大相对孔径、长狭缝、宽波长范围的轻小型成像光谱仪具有重要的指导意义。
成像系统 成像光谱仪 凸面光栅 同心结构 光学设计 激光与光电子学进展
2021, 58(9): 0900002
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 上海光学仪器研究所，上海 200093
研制了一种新型光谱感光仪，其特点是宽光谱 (340 nm~900 nm)，大曝光面 (202 mm×90.5 mm)，且面上具有多阶梯光强；制备具有 18级光密度值的高精密阶梯光楔板，每个台阶的光密度值误差不大于 0.01；根据光源的光谱特性镀制滤光膜，消除光栅二级光谱。自动控制采集系统采用 LabVIEW与 PLC一体机开发，水平方向采用光栅位移传感器构成闭环控制，波长定位偏差小于 0.05 nm；竖直方向采用线性补偿方法，高度位置偏差小于 0.05 mm。仪器能够自动测量光楔板上不同波长不同光强区域的单位面积光功率，用快门控制曝光时间，在宽光谱范围内对感光材料进行一次曝光。在显影定影后，用光密度计测量其光密度值，根据国标 (GB10557-89)绘制出感光材料某一确定光密度值的光谱灵敏度曲线。
光谱灵敏度 光密度 光谱 光强 阶梯光楔板 spectral sensitivity optical density spectrum light intensity step wedge
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
3 上海理工大学 教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海 200093
光学平面的干涉检测发展至今,检测精度已经大大提高,而高精度的平面检测很大程度上受限于参考平面的精度,针对参考平面面形对检测结果的影响,利用绝对平面检测方法,通过多次测量以达到消除参考平面偏差的目的。从测量方式和计算方法两个方面分析了不同绝对平面检测方法的原理,介绍了最新发表的相关成果以及研究动态,并对比了检测结果。这些检测方法已经精确到像素级,并通过多种计算方法使得峰谷(PV)值的计算精度大部分达到了λ/100。
光学干涉测量 绝对平面检测 面形精度 optical interferometry absolute flatness testing surface accuracy
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
拉曼散射分析通常使用多谱线He-Ne激光器作为光源。通过建立多谱线He-Ne激光器腔内棱镜组件的有限元模型, 并进行热变形分析, 得到了棱镜组件的热变形位移结果。讨论了在棱镜角度改变时多谱线He-Ne激光器输出谱线的变化情况, 通过实验进一步验证了仿真结果的准确性。结果表明: 多谱线He-Ne激光器长时间工作会使温度升高, 严重影响其腔内棱镜的偏转角度, 使得其输出谱线发生一定的漂移。当腔内温度继续升高到一定值时会导致激光器不出光, 此时, 应当采取散热装置或者温度控制措施。
多谱线He-Ne激光器 有限元 棱镜组件 热变形 拉曼散射 multi-line He-Ne laser finite element analysis prism assembly thermal deformation Roman scattering
1 教育部光学仪器与系统工程研究中心，上海 200093
2 上海现代光学系统重点实验室，上海 200093
3 上海现代光学系统重点实验室，上海 20009
为了测定感光材料的光谱灵敏度，通过Code V、SolidWorks 软件优化设计了一套感光材料光谱灵敏度测定曝光系统。分析比较了在不同入射角、不同光栅线数情况下系统光路结构的差异，确定入射角25°、光栅线数为350 L/mm 是系统的最优设计。实验结果表明，设计的曝光系统能够产生一个宽201.5 mm，高80 mm，覆盖360nm~900 nm 光波长的矩形光谱，经过一个18 等级台阶的灰度片使得光谱功率能在0.52 mW~10.65 mW 之间进行调节，光谱分辨率能够达到0.021 nm，满足曝光系统的设计要求。
光谱测量 光谱灵敏度 光栅 光谱功率 分辨率 spectral measurement spectral sensitivity grating spectral power resolution
1 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室,上海200093
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海200093
提出了一种离子束刻蚀制备线性渐变滤光片(LVOF)的方法。离子束刻蚀过程中,通过在样片和离子束出射窗口之间加入开有三角形透射窗口的挡板以及样片水平方向多次来回运动完成楔形谐振腔层制备,配合离子束辅助反应电子束真空镀膜技术,完成线性渐变滤光片的制作。设计三组不同刻蚀次数的制作实验,制作出了工作波长为500~580 nm、线色散系数为1.03 nm·mm-1的线性渐变滤光片。实验结果表明,通过调节样品台运动速率或者刻蚀次数,能够制备出具有预期楔角谐振腔层的线性渐变滤光片。
线性渐变滤光片(LVOF) 间隔层 离子束刻蚀 linear variable optical filter(LVOF) resonant cavity ion beam etching
