提出以正交衍射光栅作为X-Y二维位移工作台计量标准器的思想,阐述了正交衍射光栅作为大量程二维位置检测传感器的工作原理及光路布置方法,推导了光栅运动位移与所产生干涉条纹的相移之间的关系.介绍了工作台粗、细两级定位系统的组成结构:粗定位部分由磁悬浮平面直线电机驱动,细定位部分采用弹性铰支结构并由压电陶瓷驱动;通过分别对电机和压电陶瓷驱动范围与定位精度的分析,提出对工作台精密快速定位的方法.设计了一套对电机与压电陶瓷进行驱动控制和光栅信号进行处理的电路,并结合实际正交衍射光栅的刻线精度,计算了工作台位置检测的有效分辨率.最后,分析了当前几种典型压电陶瓷驱动电路的特点,提出选用直流放大电源的方式作为本系统高压驱动方法,并给出了高压驱动电路图.

微弱激光回波信号探测是远距离激光主动探测的难点问题.本文提出了一种应用四象限探测器进行激光回波信号相关检测的新方法.经仿真计算表明,将四象限探测器接收到的4路回波信号送入相关处理器进行相关处理,可以检测出信噪比为-21.07dB的信号,其信号检测能力比二元相关检测要高出5.68dB.在4个象限中信号分布越均匀,信号检测能力越强.

以四象限光电探测器用作激光准直为例，对其探测原理、光电转换特性、影响探测精度的因素进行了理论分析。用数值模拟、实验验证了分析结果，并对影响探测精度的因素进行了深入的探讨，从而为四象限探测器用作激光准直提供了有力的理论依据。