为提高光纤陀螺干涉仪保偏光纤长度误差量的测量精度，提出了一种基于四态方波调制的新的解决方法，将对光纤陀螺Sagnac干涉仪光纤长度误差量的测量转化为对探测器响应信号中尖峰脉冲的测量，并利用调制频率倍频技术实现了对尖峰脉冲的精细化测量。依据该方法设计制作了一套可检测光纤长度误差量的系统，达到了0.2 m的测量精度(2 000 m光纤)。实验结果表明，与普通保偏光纤测量方法相比，该方法测量精度高、速度快，为光纤陀螺的工程化装配提供了保障。

针对高洁净的真空环境下终端光学组件内运动机构的润滑问题，采用等离子体浸没离子注入(PIII)技术对复杂形状的零件进行表面改性，通过轴承内外圈表面改性前后的对比实验分析，结果表明，通过对注入元素、剂量和能量的选择，可以大幅度提高材料表面的硬度及耐磨性，并且零件的尺寸精度及表面粗糙度保持性好，充分证明了PIII技术可以在满足颗粒洁净度和有机物洁净度的双重要求条件下，提高运动部件抗摩擦磨损性能，延长微驱动机构的运动精度寿命，是解决终端光学组件中润滑问题的有效途径。

由于微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)在微小零件加工中存在不足,微细铣削加工作为一项补充技术正在日益受到人们的重视.介绍了研制的微型精密三轴联动立式铣床(300 mm×300 mm×290 mm)的系统构成,开发了中文控制软件并集成了视频采集系统,此设备在薄膜型工件(膜厚65 μm)的微槽加工中取得了满意的效果(膜厚方向上材料去除率90.7%,成品率大于80%).对微径端铣刀进行了力学特性分析,并通过刀具磨损试验分析了微径硬质合金TiA1N涂层及非涂层铣刀的磨损机理.最后通过槽铣硬铝2A12的试验研究了切削用量(主轴转速、背吃刀量和每齿进给量)对微细铣削力的影响,为微细铣削切削机理的深入研究奠定了基础.

建立了高增益PID闭环控制系统,在"直流伺服电机+滚珠丝杠"驱动机构上实现了大范围的纳米定位.对于"伺服电机+滚珠丝杠"驱动系统来说,摩擦是实现纳米定位精度的主要障碍,它影响着系统微动特性并导致稳态误差.针对这种驱动系统,在根据标定参数计算得到的线性传递函数的基础上,设计高增益不完全微分、比例反馈PID控制器,配置闭环控制系统的极点为负实轴上的多重极点,避免了摩擦力建模和补偿.实验结果表明,该高增益闭环控制系统有效地抑制了摩擦等非线性因素的影响,在系统的宏动和微动特性阶段都可以实现单步的纳米定位并取得了一致的响应,10 nm～10 mm阶跃响应的稳态误差不超过±2 nm.

建立了碳纳米管悬臂梁分子动力学模型,并对该模型的动态特性进行研究.分析了封腔中空气分子对纳米器件的阻尼作用,模拟了真空环境下碳纳米管原子处于平衡状态的自振情况,同时通过在外加激励作用下求解出该系统中碳纳米管的固有频率,绘制出了相应的幅频响应曲线.最后,对低真空环境下碳纳米管共振时的振幅进行分析.模拟结果表明:原子自振频率为2 THz;碳纳米管固有频率为4.79 GHz,且在初始阶段随着外加载荷的增加略有减小,随着载荷的继续增加而加大直到开关达到闭合状态;在相同的气压变化幅度下,低压环境的振幅变化远明显于高压环境下的振幅变化.