光学系统偏心公差计算方法

本文讨论偏心光学系统的基本光学特性、初级像差理论以及偏心公差计算方法.并对两种高质量光学系统偏心公差的计算作实例说明。     

微型圆光栅刻划偏心量的控制

对微型圆光栅刻划偏心误差问题进行了讨论。提出了微型圆光栅刻划时偏心调试误差的公差范围。     

光学系统的中心偏差与公差

本文认为光学系统的中心偏差以△C表示存在一定的缺陷,提出用偏心角△θ表示中心偏差。为保证成象质量,必须计算和合理给定中心偏差公差。     

小口径高精度折射式光学系统装调公差的分析与控制

采用小口径高精度折射式光学系统的对地观测遥感器对成像质量要求严格,随之对装调公差要求苛刻。传统装调公差分配完全以光学设计给定公差为标准,在实际装调过程中与精度和周期的需求产生矛盾。提出将光学设计和装调实践相结合,用全过程仿真计算进行成像质量预估,对公差进行再分配,并利用光学系统各分离误差相互间的补偿,实时调整公差。然后举例说明在某小口径高精度折射式光学系统装调过程中对公差的具体分析,并详细阐述了针对公差的再分配和补偿方法,实现对偏心误差的控制精度为2,对镜间距的控制精度为1 m。镜头装调完成后成像性能良好,证明公差分配及控制方法的改进使装调效率显著提高。     

极紫外光刻物镜补偿器的选择及定位精度分析

极紫外(EUV)光刻物镜设计不仅要在系统优化阶段尽可能减小残余像差,还必须选择像质补偿器合理分配各项公差,从而在保证系统可制造性的前提下实现预期性能。针对一套数值孔径0.33的极紫外光刻物镜,进行了补偿器的优选和定位精度分析。根据结构参量对系统波像差的灵敏度并结合各结构参量之间的相关性选择了6个像质补偿器,并分析了非补偿器结构参量的公差。在此基础上,提出了基于蒙特卡罗法的补偿器定位精度分析方法。利用蒙特卡罗法模拟实际装调过程,通过分析补偿器定位精度对像质的影响,确定满足统计像质要求的补偿器定位精度。结果显示,当物镜系统最严间隔公差、偏心公差、倾斜公差分别在±2μm、±3μm、±5μrad范围内,间隔和偏心补偿器的定位精度为±0.1μm时,系统波像差均方根(RMS)值在97.7%的置信概率下小于1 nm。     

用于超分辨成像的光瞳滤波器加工质量与性能参量分析（英文）

用Spearman相关度分析法研究了3环带纯相位光瞳滤波器的加工质量与超分辨性能之间的显著度关系,并比较了不同环带光瞳滤波器的偏心对超分辨性能的影响.结果表明,环带的偏心与光斑半径、Strehl比的相关度系数均大于0.8,倒圆可使一级旁瓣强度的变化率高达29.04%,因此环带偏心和倒圆是决定元件性能的有效表面质量参量;外层环带偏心对超分辨性能的影响大于内层环带,需要更加严格的公差控制.该方法为微光学元件设计加工中的准确度控制提供了理论依据及可行的技术途径.     

面向经济公差应用的波像差拟合研究

利用二阶泰勒形式表示公差与波像差的函数关系，依据差分光线追迹法，通过光线追迹理论推导完善了偏心和倾斜两种公差关于波像差的一阶导数计算公式，利用依次求导和公式移项两种方法建立波像差的二阶导数模型。结果表明：依次求导法的求解过程复杂，应用范围受到限制，只可用于光学后截距分析；公式移项法所需的追迹像质次数少，且拟合效果良好，残差平方和处于10^-7～10^-6量级；所提方法可对光学系统进行有效的经济公差分配。     

KBA型X射线显微镜精度控制方法

KBA(改进的KB)型X射线显微镜为掠入射非共轴反射成像系统.前一组反射镜和后一组反射镜之间并不是严格垂直的,给像质分析带来相当大的困难.通常的光学CAD软件难于适应这种光学系统.把共轴球面折射系统的向量公式调整后设计了掠入射非共轴KBA显微镜成像系统程序,并用该程序分析了KBA系统的像差及综合误差.分析结果表明,KBA显微镜系统是大像差系统,当物距公差为-0.4～ 1 mm,掠入射公差在-8"～0,双反射镜夹角公差在-20"～0,弥散斑的变化在允许的范围内.该程序对于分析和研制KBA显微镜系统具有重要意义.     

统计试验法在确定光学仪器公差中的应用

本文提出如何用统计试验法来确定光学系统公差的适用性,简单介绍统计试验法的基本原理及特点和所编制的计算机程序的一些特点,并列出程序流程图。文中最后介绍实际使用该程序的一些体会。     

基于遗传算法的三元复合宽带波片设计

提出在三元复合宽带波片设计中,采用遗传算法在特定入射光频率范围内对复合波片系统的相位延迟误差和等效快轴方向夹角误差进行全局优化,并采用蒙特卡洛方法,通过程序仿真分析在晶体加工过程中尺寸公差对消色差性能的影响.结果表明,设计出的红外复合宽带波片在晶体厚度和方位角公差分别为1μm和0.5°时具有很好的消色差性能.     

偏心对汇聚激波诱导的RM不稳定性影响的数值研究

数值研究汇聚激波与四种形状（圆形、小振幅单模、大振幅单模和正方形）的二维气柱界面相互作用,激波汇聚中心与界面同心和不同心（即偏心）时Richtmyer-Meshkov（RM）不稳定性的发展规律,重点考察界面中心的压力及混合区面积在两种情况下随时间的变化.数值方法使用VAS2D程序,该方法采用有限体积法结合网格自适应技术,能够达到时间和空间的二阶精度.结果表明,偏心情况下RM不稳定性是其在同心情况下的扰动和偏心小扰动叠加的结果.在本文采用的偏心程度下（20%）,偏心对于圆形无扰动界面发展的影响主要表现在后期界面出现微小扰动结构;而对于单模和正方形这种原本有扰动的界面,偏心使扰动结构呈现不对称及扭曲,同时也影响了界面中心压力和混合区面积,因而加剧了不稳定性的发展.     

适应法象差自动校正程序中若干问题的处理

本文讨论了适应法象差自动校正程序中几个问题的处理方法,这些问题主要是:象差参数的选择问题;变量尺度问题;线性检查和步长控制问题;按给定公差自动排除相关象差的问题;并介绍了一个适应法程序的流程图。     

基于CETOL平台的中国聚变工程实验堆真空室三维公差分析

利用CATIA平台的CETOL公差分析软件对中国聚变工程实验堆(CFETR)真空室进行了公差分析,在三维实体模型的基础上对目标进行模型简化和剖分。根据真空室整体装配性要求对公差进行分配,建立公差分析模型。通过敏感度和贡献度分析,确定影响目标公差的关键尺寸,对不合理的公差进行重新分配,以达到满足目标尺寸的公差要求,确保真空室的制造及装配质量。     

用于周向探测的均匀配光非球面柱透镜设计

针对周向探测系统对探测激光光束发散角大小和能量均匀分布的要求,提出了一种基于非球面柱透镜阵列的分区探测方案。探测系统光源为快轴准直的半导体激光器阵列,激光慢轴由非球面柱透镜阵列进行配光。提出了平行光线光源近似方法来简化复杂的高斯光束相关计算,并最终得到非球面曲线方程。应用上述方程确定的非球面柱透镜阵列,得到发散角可调且功率密度关于弧矢面平面角均匀分布的出射光束,均匀度可达98.64%。为减小光学系统公差的影响,设计了波浪型结构透镜阵列。通过误差分析可知:透镜材料的折射率误差只影响发散角的大小而不影响配光的均匀性;波浪型透镜阵列替代传统柱透镜阵列,避免了相邻透镜之间的楔形结构,减小了制造难度和制造误差;线光源长度与透镜周期对应,使得装配时透镜偏心和倾斜产生的公差影响减弱。     

基于线性模型的聚焦光学系统静态公差优化算法

为了实现聚焦光学系统中元件公差的自动分配,在实验室自主研发的OTS实际光线追迹软件平台构建公差分析模块,并据此完成元件公差的优化.依据光学矩阵理论,以公差的线性模型为基础,从评价函数、元件公差分配和反馈系数三个方面研究公差优化问题,结合蒙特卡罗方法和数值分析,有效的为各光学元件制定了合理的加工公差.采用结合元件敏感度的公差分配方式,根据现存的问题提出自适应优化法,并给出了相应实现方法.搭建了多元件双通光学系统验证实际情况中公差模型的正确性.实例计算表明,该方式使优化平均迭代次数下降了两轮,相比Zemax分析过程,在结果差异不大的情况下总运行时间下降了40%,表明了算法的合理性.整个分析流程对实际的光学系统加工装配具有一定参考价值.     

长程轮廓仪用于筒状超光滑表面测量的误差分析及校正

为了提高使用长程轮廓仪对筒状超光滑非球面进行面型测量的精度,研究并总结了测量过程中常见的误差源及校正方法.针对测量过程中对结果影响较大的转台转轴与待测筒状镜光轴之间的倾斜和偏心误差做了详细的分析,提出利用数据处理校正这部分误差的方法.编写了相应的数据处理程序,通过数值模拟实验对该程序进行了验证.实验结果表明,该程序能够...     

数字微镜器件超分辨成像光学系统装调误差影响研究

目前对于超分辨成像技术的研究主要集中在超分辨重建算法方面,光学系统本身的装调误差对超分辨成像结果的影响尚未见报道。针对这一问题,开展了装调误差对超分辨成像影响的研究,建立了基于数字微镜器件(DMD)的超分辨成像光学系统的基本成像模型,设计了一个工作波段为8～12μm的DMD超分辨成像光学系统,提出了装调误差对超分辨成像质量影响的分析方法。在成像模型中分别引入适当的偏心、倾斜、镜片间隔误差、离焦等装调误差,对超分辨重建结果进行仿真分析,得出了该超分辨成像光学系统装调时的公差范围:该系统在加工装调时X方向总体偏心误差控制在±0.07 mm以内,Y方向总体偏心误差控制在±0.05 mm以内,X方向和Y方向的总体倾斜误差控制在±0.06°以内,总体镜片间隔误差控制在±0.02 mm以内,成像物镜的离焦量控制在±0.04 mm以内,投影物镜的离焦量控制在±0.05 mm以内,在此范围内超分辨成像光学系统可以保证超分辨成像的质量。     

多光谱相机光学系统公差分析与研究

光学系统公差的合理制定是影响相机总体性能的主要因素。首先针对光学系统设计的指标要求,综合考虑空间环境适应性、结构布局等因素,采用像方远心光路,设计离轴三反多光谱相机光学系统;运用公差的灵敏度分析和反转灵敏度分析,计算系统内各公差参数对相机各谱段成像质量的影响,给出合理的公差要求及合适的补偿调整参数。按给定的公差要求,加工、装调了具有较高成像质量的光学系统。实验检测结果表明,相机静态传递函数在全视场所有谱段的实测值均在0.243以上,满足指标要求,制定的公差合理、可行,验证了公差分析与研究方法的正确性。     

光学系统的偏心调整

根据共轴球面光学系统偏心与系统偏心象差的关系,论述了以光学系统偏心象差调整为手段进行系统偏心调整的可能性。     

光学系统的偏心与偏心象差

本文从球面光学系统的一般偏心定义出发,论述球面共轴光学系统有偏心时的成象特点。以波象差理论为基础,导出初级与二级偏心几何象差的表达式,给出初级偏心几何象差精度的分析式,对偏心几何象差产生的原因作了计算分析。