为适应三维光学微细加工及三维光学信息存储研究的需要，研制了共聚焦激光扫描荧光显微镜的工作台式扫描系统，扫描范围138μm×138μm。工作台采用压电陶瓷驱动器（PZT actuator）驱动的方式来获得高分辨率的位移，采用带柔性铰链的杠杆放大装置来获得较大的位移范围。描述了工作台的工作原理，并对其静态和动态性能进行了测试，实验表明这一扫描系统能很好的应用于共聚焦激光扫描荧光显微镜系统。

本文利用反射式扫描近场光学显微镜观察了硫酸三甘氨酸[(NH3CH2COOH)3*H2SO4)](简称TGS)晶体的电畴结构和铝酸镧晶体的孪晶畴.横向分辨率约为50nm.对原有的Topometrix Aurora NSOM 系统作了较大的改进.采用音叉(tuning fork)检测光纤探针与样品间的剪切力取代了原有的光学法振动检测.对TGS的观察说明,反射式扫描近场光学显微镜适合研究垂直B轴切割的TGS(010)面的自发极化.对这种180°极化的多畴,可获得光学衬度较好的电畴分布图像.与形貌图像相比电畴与形貌无关.无论是新鲜解理的原子级光滑表面和表面水解的较为粗糙表面均可观察到分布较为均匀的电畴分布.采用探针发光的透射式和反射式观察铝酸镧晶体,发现只有反射式探测能够给出晶体表面的孪晶畴.

相移干涉法具有非接触、快速和高精度等优点，采用实验室组建的相移干涉系统进行平面度测量时，会产生280nm左右的测量误差。通过对系统误差的分析，发现由扩束器产生的波像差是测量误差的主要来源。为了校正该测量误差，采用Zemike多项式拟合波前像差，然后在平面度测量时扣除该数值拟合结果。实验结果表明，这种误差校正方法可以使λ／4平面反射镜的测量结果从误差校正前的320nm左右减小到120nm左右。

双光子激光扫描显微镜(TPLSM)在观察生理溶液中的生物样品的结构时,水浸物镜是最好的选择.但是TPLSM在进行生物样品的三维结构观察时,需要样品和物镜在Z轴方向上做相对移动,这种移动很容易引起样品在水溶液中飘动.为了防止这种样品的漂移,往往要在水物镜和样品之间加入盖波片.由于盖波片和水及样品间的折射率失配将会导致TPLSM荧光图象的变形,给观察结果带来误差.本文主要利用TPLSM的外源探测器(external detection)观察荧光小球的TPLSM的荧光图象,比较插入盖波片前后小球荧光图象的变化情况,研究水浸物镜在插入盖波片后折射率失配引起TPLSM图象的变形程度及共焦小孔对改进图象变形的作用.结果显示盖波片的折射率失配不仅导致TPLSM荧光图象的畸变,同时还导致TPLSM图象的荧光强度和信噪比的下降.进一步的研究表明共焦小孔可以部分改进由于折射率失...

二维零位光栅可以给出标志二维坐标系下绝对零位的脉冲,但由于编码设计的计算量巨大,产生二维零位光栅的编码非常困难。本文结合全局优化的DIRECT算法和遗传算法等优化算法,提出一种首先采用优化算法设计较为易于得到的一维零位光栅编码,然后通过简单的矢量运算扩展为二维零位光栅的编码方法。通过验证,利用该方法所设计的二维零位光栅编码能在满足零位信号对比度与优化设计的一维零位光栅编码相同的前提下有效降低二维零位光栅编码设计的计算量。

结合流体中微悬臂梁振动频率响应的理论模型,通过实验、理论计算和基于流固耦合的有限元仿真3种方法,分析了在空气和去离子水中不同结构、尺寸的微悬臂梁的谐振频率、品质因子以及幅频响应曲线,并对3种方法得到的结果进行了对比.结果显示,空气中各种方法得到的谐振频率较为吻合,相对于实验值的偏差在1%以内.去离子水中,梁谐振频率的理论值和仿真值基本一致,而实验值则较大,前两者相对于实验值的偏差在13.9%～27.3%之间;对于品质因子,理论值和仿真值依然较一致,但相对于实验值出现较大偏差,最大达70.5%.分析表明,对于液体环境下压电陶瓷激励的微悬臂梁,频率响应曲线中干扰峰的存在会严重影响微悬臂梁品质因子的准确测量.微悬臂梁动态特性的研究对基于微悬臂梁的传感器的设计优化和液相原子力显微术的应用具有一定意义.

浴光学偏转超微检测原理出发，严格地分析了在激光光源具有一定空间光强分布的情况春检测的结果，我们发现激光源的空间光强分 在超微力检测条件下对检测结果没有影响，即其ＰＳＤ的输出信号完全正克地反应了悬壁梁的受力大小。

通过连续切片获取生物体二维断层图像然后进行三维重建日益成为生物医学中研究生物体内部三维立体结构的主要途径.在对显微镜用薄片切片机结构及三维重建技术的研究的基础上,本文提出了三维内部构造显微镜的设计方案,解决了生物切片过程中的样品定位、样品切削、断层图像采集、系统控制诸多问题.以本系统获得的二维断层图像为原始数据,利用自行设计三维重建软件,得到了真彩的表面重建和任意切面重建结果.

介绍了双光子微细加工的原理及特点,总结了国内外在三维微结构、三维功能器件以及新型材料双光子微细加工的一些进展.同时介绍了作者在双光子三维微细加工研究中取得的一些研究结果.

原子力显微镜（AFM）已经广泛应用于纳米科技领域。为获得准确的测量结果,对AFM非线性进行测量和校正是非常必要的。AFM非线性的测量方法有电容测微仪法、激光干涉法和扫描图像相关分析法等,其中图像相关分析法具有原位和简单等优点。本文应用图像相关方法,对不同漂移速率和扫描面积情况下的非线性测量结果进行实验对比分析。结果表明,漂移速率和扫描面积是影响图像相关法测量AFM非线性准确性的重要因素。