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【学会优博微展】杨佳苗:激光差动共焦干涉元件参数测量方法与技术研究

供稿: 123 摄影: 123 编辑: 研究生院 发布日期: 2018-09-25浏览量:

一、博士论文主要内容及创新点

获奖学会:中国仪器仪表学会

获奖博士论文题目:激光差动共焦干涉元件参数测量方法与技术研究

球面元件由于其优异的加工性能,在激光核聚变系统、极紫外光刻机、新一代球形惯性仪表等端系统中仍被广泛应用。但球面元件的检测精度已成为提高球面元件加工精度与质量的技术瓶颈。因此,研究如何改善球面元件测量精度的方法与技术对于提高球面元件制造精度以及激光核聚变系统、极紫外光刻机、新一代球形惯性仪表等高端系统的整体性能具有极其重要的研究价值。

为了解决上述瓶颈问题,本博士课题在国家重大科学仪器设备开发专项“激光差动共焦扫描成像与检测仪器开发及其应用研究”(编号:2011YQ040136)和国家自然科学基金仪器专款项目“激光差动共焦干涉元件多参数综合测量仪器研制”(编号:61327010)的资助下,开展了针对球面元件参数高精度测量的激光差动共焦干涉元件参数综合测量方法与技术研究。

本人详细分析了激光差动共焦干涉测量系统的影响因素,设计并优化了激光差动共焦干涉元件参数测量光路系统,从工程应用角度上验证了激光差动共焦干涉测量系统中差动共焦光路与移相干涉光路的互不干扰性;建立并完善了激光差动共焦测量系统的理论模型,为系统构建中关键参数的选择提供了理论指导;作为项目组核心成员参与研制了世界首台激光差动共焦干涉元件多参数综合测量系统,并通过实验验证了该系统对曲率半径、透镜焦距等球面元件基本参数的测量精度达到国际最高水平,对球面表面形貌、透镜波前畸变等参数的测量精度达到国际先进水平。

主要创新点:

1.建立了激光差动共焦干涉测量系统的点扩展函数和传递函数理论分析模型,分析了激光差动共焦测量与干涉测量光路的耦合影响因素、像差影响因素、定焦灵敏度影响因素等,为激光差动共焦干涉测量光路及系统的设计与构建提供了理论指导;

2.提出了基于激光差动共焦定焦的差动共焦透镜焦距测量方法,其利用差动共焦定焦原理配合辅助标准平面反射镜实现了对透镜焦点和顶点的精确定位,再采用测长激光干涉仪精确测得焦点和顶点之间的距离,从而实现了透镜焦距的高精度测量,焦距测量相对扩展不确定度达10ppm;

3.提出了一种利用移相干涉面形和波前畸变测量来补偿矫正激光差动共焦曲率半径和透镜焦距测量结果的方法,该方法利用建立的差动共焦曲率半径和透镜焦距测量传递函数模型,补偿了由测量系统波像差、标准镜波像差和被测件表面面形或波前畸变引入的测量误差,达到亚微米量级的补偿精度;

4.作为项目组核心成员参与研制成功了首台激光差动共焦干涉元件多参数综合测量系统,基于该系统开展了球面面形、球面曲率半径、透镜波前畸变和透镜焦距的测量研究,验证了移相干涉测量系统与差动共焦测量系统兼容的可行性,系统曲率半径和透镜焦距测量相对扩展不确定度均可达到10ppm。

二、代表成果

杨佳苗博士代表论文如下:

1. Jiamiao Yang, et.al. Motionless volumetric photoacousticmicroscopy with spatially invariant resolution, Nature Communications, 2017, 8(780).(SCI,IF: 12.124, 1区)

2. Jiamiao Yang, et.al.Focusing light through scattering media by polarization modulation basedgeneralized digital optical phase conjugation,Applied Physics Letters, 2017, 111(21).(SCI, IF: 3.411, 2区)

3. Jiamiao Yang, et.al, Laser differential confocalparaboloidal vertex radius measurement,OpticsLetters, 2014, 39(4). (SCI,IF: 3.385, 2区)

4. Jiamiao Yang, et.al, Laser differentialreflection-confocal focal-length measurement, Optics Express, 2012, 20(23).(SCI, IF: 3.587, 2区)

5. Jiamiao Yang, et.al, Measuring the lens focal length bylaser reflection-confocal technology,AppliedOptics, 2013, 52(16). (SCI, IF: 1.748, 2区)

6. Jiamiao Yang, et.al, Radius measurement by laser confocaltechnology, Applied Optics, 2014, 53(13). (SCI, IF: 1.748, 2区)

 其他成果(专利申请等):

1. Weiqian Zhao, Jiamiao Yang, Lirong Qiu, etal . Method and device for measuring multiple parameters of differentialconfocal interference component. 2012.6.28 (PCT国际发明专利,国际公布号:WO 2012/083764 A1);

2. 赵维谦,杨佳苗, 邱丽荣.差动共焦干涉元件多参数测量方法与装置. 2012.8.22 (国家发明专利,专利号:ZL 201010621159.7);

3. 邱丽荣, 杨佳苗, 赵维谦, 李佳, 吴华玲.反射式差动共焦透镜焦距测量方法. 2014.1.8 (国家发明专利,专利号:ZL 201210011999.0);

4. 邱丽荣, 杨佳苗, 赵维谦, 吴华玲, 李佳. 自准直式差动共焦透镜焦距测量方法. 2014.1.8(国家发明专利,专利号:ZL 201210011997.1);

5. 邱丽荣, 杨佳苗, 赵维谦, 李雅灿, 李志刚. 反射式共焦透镜焦距测量方法. 2014.1.8(国家发明专利,专利号:ZL 201210011839.6);

6. 赵维谦, 杨佳苗, 邱丽荣, 李佳, 邵荣君, 吴华玲. 反射式差动共焦透镜中心厚度测量方法. 2014.7.9(国家发明专利,专利号:ZL 201210190779.9);

7. 邱丽荣, 杨佳苗, 赵维谦, 邵荣君, 李佳, 李雅灿. 反射式共焦透镜中心厚度测量方法. 2014.5.14 (国家发明专利,专利号:ZL 201210191601.6);

8. 赵维谦, 杨佳苗, 邱丽荣, 邵荣君, 吴华玲, 李雅灿. 差动共焦系统球差测量方法. 2014.7.16 (国家发明专利,专利号:ZL 201210140889.4);

9. 赵维谦, 杨佳苗, 邱丽荣. 共焦干涉定焦及曲率半径测量方法. 2013.5.22(国家发明专利,专利号:ZL 201110038297.7);

10. 赵维谦, 杨佳苗, 孙若端, 邱丽荣. 多焦全息差动共焦超长焦距测量方法与装置. 2011.11.09 (国家发明专利,专利号:ZL 201010173346.3);

11. 邱丽荣, 杨佳苗, 赵维谦, 沈阳, 蒋宏伟, 徐鹏. 共焦抛物面顶点曲率半径测量方法. 2016.3.30 (国家发明专利,专利号:ZL 201310449577.6);

12. 赵维谦, 杨佳苗, 邱丽荣, 康丽, 张鑫, 王旭. 差动共焦抛物面顶点曲率半径测量方法. 2016.3.30(国家发明专利,专利号:ZL 201310449692.3);

13. 邱丽荣, 张鑫, 杨佳苗, 赵维谦, 李志刚. 自准直式共焦透镜焦距测量方法. 2014.1.8 (国家发明专利,专利号:ZL 201210011883.7);

14. 邱丽荣, 赵维谦, 杨佳苗, 吴华玲, 邵荣君, 李志刚. 共焦系统球差测量方法. 2014.3.26 (国家发明专利,专利号:ZL 201210140645.6);

15. 赵维谦, 邱丽荣, 杨佳苗, 潘莹莹, 孙若端, 沙定国, 苏大图. 差动共焦内调焦法透镜光轴及厚度测量方法. 2015.11.25 (国家发明专利,专利号:ZL 201010121848.1);

科研项目及获奖荣誉:

中国仪器仪表学会奖学金特等奖,中国仪器仪表学会,2014年11月(该奖项每年全国范围内上限授予1名在读博士生,多年空缺);

2014年度博士研究生国家奖学金,中华人民共和国教育部,2014年12月;

2013年度博士研究生国家奖学金,中华人民共和国教育部,2013年12月;

北京市优秀毕业研究生,北京市教育委员会,2015年6月;

叶声华院士奖学金,教育部高等学校仪器类专业教学指导委员会,2015年6月(首届,全国共10人获得该奖项);

bob手机在线登陆优秀博士学位论文,bob手机在线登陆学位评定委员会,2015年6月;

bob手机在线登陆优秀研究生标兵,bob手机在线登陆,2013年12月;

学术科技奖,共青团bob手机在线登陆委员会,2013年5月;

2013年全国光学与精密测量博士生学术论坛“最佳演示奖”,全国光学与精密测量博士生学术论坛组委会,2013年12月;

2013全国仪器科学与生物医学工程博士生学术论坛“最佳口头报告奖”,天津大学研究生院,2013年9月。

杨佳苗博士与导师赵维谦教授合影

审核:(王军政)

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