针法与初始膜系设计

讨论了膜系自动设计中的初始膜系设计,特别是针法自动设计中的初始膜设计,提出了一种改进针法自动设计的方法,即任意膜系的针法自动设计,都从同一膜厚的单层膜开始,用控制价函数值自动修改初始膜厚度的方法求膜系最佳设计。     

软体微手鲁棒非线性控制设计

软体驱动器是构建智能软体机器人的基石。然而,由于软体驱动器具有非线性、耦合和不确定性等复杂的特性,如何对其进行有效建模与控制是目前极需解决的难题。以一种由三支单腔双向弯曲软驱动器构成的软体微手为研究对象,对其进行了鲁棒非线性控制设计研究。首先,进行了鲁棒非线性控制系统的总体结构设计分析。其次,对如何设计算子控制器、跟踪控制器、算子观测器实现其对软体微手的弯曲角度和力进行控制进行了分析和讨论。接着,分析和研究了鲁棒稳定和跟踪条件。最后,通过基于实验数据的仿真验证了所提方案的可行性和有效性。     

灵敏度控制思想在主动膜系设计中的快速实现算法

 基于斜入射薄膜制备实践中镀膜误差对光谱性能的严重退化影响的认识,提出了一种基于灵敏度控制思想的主动膜系设计方法。在深入分析了镀膜中膜层结构参数误差的分布规律的基础上,运用膜系光谱系数关于膜层参数的导数计算的解析模型,建立了膜系灵敏度的定量计算模型和快速实现算法。以一45°入射高精度消偏振增透膜的设计实验为例,探讨了灵敏度控制思想在膜系设计中的可行性、快速性和有效性。结果表明,这一新型设计方法不会显著增加程序时间消耗,能获得具有良好可镀制性能的薄膜,对于正入射和宽角度入射膜同样适用,而且可以避免昂贵的失败试镀和采样,有助于缩短新薄膜的生产周期,特别是对于高精度斜入射薄膜的重复性制备具有重要意义。     

灵敏度控制思想在主动膜系设计中的快速实现算法

基于斜入射薄膜制备实践中镀膜误差对光谱性能的严重退化影响的认识,提出了一种基于灵敏度控制思想的主动膜系设计方法。在深入分析了镀膜中膜层结构参数误差的分布规律的基础上,运用膜系光谱系数关于膜层参数的导数计算的解析模型,建立了膜系灵敏度的定量计算模型和快速实现算法。以一45°入射高精度消偏振增透膜的设计实验为例,探讨了灵敏度控制思想在膜系设计中的可行性、快速性和有效性。结果表明,这一新型设计方法不会显著增加程序时间消耗,能获得具有良好可镀制性能的薄膜,对于正入射和宽角度入射膜同样适用,而且可以避免昂贵的失败试镀和采样,有助于缩短新薄膜的生产周期,特别是对于高精度斜入射薄膜的重复性制备具有重要意义。     

无人机鲁棒伺服LQR飞行控制律设计

为抑制无人机飞行模态切换时舵面跳变使机体产生的大过载,降低无人机对舵系统及结构可用过载的要求,将鲁棒伺服LQR方法与经典控制方法相结合设计了飞行控制律;以俯仰角控制模态为例,对鲁棒伺服LQR控制方法的特性进行了分析,俯仰角速率回路采用鲁棒伺服LQR最优控制方法设计了控制律,俯仰角回路采用经典控制方法设计了控制律,并通过非线性数字仿真对控制律的控制效果进行了验证;仿真结果表明:鲁棒伺服LQR控制比常规PID控制超调量减小50%,且大大减小了响应初期的升降舵偏角突变,降低了对机体可用过载的要求;该控制律形式简单,易于工程实现。     

一种新的膜系设计方法——Needle法

Ｎｅｅｄｌｅ法是一种先进的膜系设计方法，它克服了传统优化方法容易陷入局部极值的缺点，通过在膜系中插入薄层，使得评价函数降低，优化设计可以从任意给定的一层膜开始，文中给出了其数学模型及详细的推导。     

光学薄膜的误差、允差分析及生产过程中的计算机控制

指出实际生产出的薄膜的光学特性和理论计算得到的光学特性常常存在差别的原因．诸如理论模型假设时忽略一些因素引起的差别．薄膜久置引起的薄膜结构改变或吸潮、污染等．以及制造过程中造成的误差(光学监控系统引起的薄膜厚度和折射率的误差)。针对各种误差的来源提出了相应的改善方法。通过对光学监控系统引起的薄膜厚度和折射率的误差进行分析．提出膜系的允差分析．尽量减小由于监控设备引起的误差。最后介绍了实际生产过程中计算机的优化思路。     

规整膜系层厚允许误差的研究

提出了一种通过计算机模拟薄膜的淀积过程来计算规整膜系层厚允许误差的方法,所计算的层厚允许误差不仅取决于膜系的设计结构,还与薄膜的淀积工艺、镀膜设备的监控精度有关.实验结果表明:采用这种方法所计算出的层厚允许误差对于薄膜的实际镀制具有指导意义.     

多层介质光学膜系的计算机模拟误差分析

用计算机数值计算方法模拟多层介质光学膜系的实际镀膜工艺过程，分析膜厚误差对λ0／4高反射膜系透射率和反射率的影响，讨论在一定技射率要求条件下不同层数膜系的允许厚度误差。发现当膜层偏离λ膜厚时，光学厚度控制工艺能通过自动调整其后膜层的厚度有效地降低厚误差对膜系透射率和反射率的影响。对于镀制高反射率膜而言，膜厚允许误差仍可有较大的范围。     

基于LPV的航空发动机鲁棒变增益控制

随着我国现代化进程的不断加快,航天航空技术标准越来越高,对于航空发动机运转工况的鲁棒性和适应性提出了更高的要求。传统的航空发动机变增益设计步骤繁琐,不能将发动机置于整个航空器的运转去考虑设计,使发动机变增益缺乏相应的稳定性和适应性,易出现系统问题。为此,提出一般基于LPV的航空发动机鲁棒变增益控制系统,依据航空发动机结构参数,考虑到航空器在空中负载特性,计算出新的约束极点 模糊变增益,在航空器发动机工作范围连续增益,避免了传统增益切换情况,在转速控制上确定误差等因素,将非线性控制设计分解为多个线性子问题,使航空器控制系统能够沿着LPV参数轨迹保持良好的运转,保持稳定性能。仿真实验证明,提出的基于LPV的航空发动机鲁棒变增益控制系统控制效果优于传统方法,在航空器发动机转速改变时,控制精度能够满足要求 ,改变航空器负载时,有效对目标进行变增益控制。提出的控制方法对航空发动机鲁棒变增益控制问题提供了新的解决办法,具有较大应用价值。     

BIT/PLZT/BIT多层铁电薄膜结构设计及制备的实验研究

为了有效阻止锆钛酸铅镧(PLZT)与半导体界面发生反应和互扩散,根据锆钛酸铅镧和钛酸铋(B IT)各自的铁电性能,提出了一种新的设计思想———多层铁电薄膜.采用脉冲准分子激光淀积(PLD)方法制备了B IT/PLZT/B IT多层铁电薄膜.采用Sawyer-Tower电路测量,其剩余极化强度Pr=34μC/cm2,矫顽场Ec=40 kV/cm.这种结构吸收了锆钛酸铅镧和钛酸铋的优点,提高了铁电薄膜的铁电性能.     

记录薄膜Te—In—Sb光学性质的研究

采用高频溅射方法制成Te-In-Sb系统的非晶态薄膜.系统的研究了不同组分薄膜的透射、反射谱,及其在结晶过程中的变化.用透射电镜研究了Te-In-Sb薄膜的结构和晶化过程.分析了组分对薄膜的吸收系数、介电常数、光学能隙等光学性质的影响.并由此综合评价了Te-In—Sb系统中比较适合作为光盘介质的组成.     

在半导体-金属相变温度附近氧化钒薄膜光学性质的异常变动

在可见光—近红外波段的不同波长下,测量了半导体-金属相变过程中氧化钒薄膜样品的反射率和透射率.在薄膜相变过程中,不同波段的反射率曲线和透射率曲线表现出不同的变化趋势.利用非相干光在薄膜中的多级反射-透射模型,计算了相变过程中不同波长下氧化钒薄膜的折射率n和消光系数k随温度的变化.结果表明,在相变温度附近氧化钒薄膜光学性质的异常变动,其原因既有薄膜的折射率和消光系数随波长的变化趋势不同,也有在吸收性薄膜中存在探测光多次反射和透射的累加效应.     

Phase diagram of ferroelectric thin film with diluted surface

We study the influence of the surface of the ferroelectric films on the properties of the intrinsic ferroelectric polarization state in frame of statistical Transverse Ising Model (TIM). The quality of the surface is modelled by the dilution parameter q$q$ that reflects the relative weight of the paraelectric impurities vs. ferroelectric ions. Using the effective field approach the variation of the average value of spontaneous polarization as function of temperature for different film thicknesses has been investigated as function of dilution parameter q$q$. The phase diagram of the system and crossover from the ferroelectric to the paraelectric phase is discussed.     

System for measuring optical admittance of a thin film stack

A new method based on the polarization interferometer structure has been applied to measure the optical admittance, the refractive index and thickness of a thin film. The structure is a vibration insensitive optical system. There is one Twyman-Green interferometer part to induce a phase difference and one Fizeau interferometer part to induce the interference in the system. The intensities coming from four different polarizers were measured at the same time to prevent mechanical vibration influence. Using the polarization interferometer, the optical admittance, the refractive index and thickness of a single layer of Ta₂O₅ thin film has been measured. The measurement results were compared with the results obtained by ellipsometer. The results meet reasonable values in both refractive index and thickness.     

膜系光谱系数对膜层参数的一阶和二阶偏导数的计算模型

为了寻找一种膜系深入分析与设计的有力辅助计算工具,从光学薄膜光谱系数的矩阵计算理论出发,基于对矩阵求迹运算的巧妙运用,从数学上建立了准确计算膜系光谱系数关于膜层几何厚度、实际折射率和消光系数等膜层参数的一阶和二阶偏导数的解析模型。这一偏导数计算模型物理上与矩阵理论具有一致的通用性和普适性,适用于任何各向同性的均匀膜系统。在数学上也严格成立,数值编程计算不存在差分近似,精度达到了计算机浮点运算的极限精度。而且算法运算费时少,计算速度快,取得了高度准确性和便于实时化的双重优越性能,非常有利于应用于膜系设计领域来提高膜层数较大时的设计速度和效率。同时,这一模型能非常便捷和准确地给出膜系许多实用的导数信息,对膜系分析、测量和膜厚监控等领域中的相关应用具有重要的参考意义。     

Electrical conductivity and optical properties of ZnO nanostructured thin film

The electrical conductivity, structural and optical properties of ZnO nanostructured semiconductor thin film prepared by sol-gel spin coating method have been investigated. The X-ray diffraction result indicates that the ZnO film has the polycrystalline nature with average grain size of 28 nm. The optical transmittance spectrum indicates the average transmittance higher than 90% in visible region. The optical band gap, Urbach energy and optical constants (refractive index, extinction coefficient, real and imaginary parts of the dielectric constant) of the film were determined. The electrical conductivity of the film dependence of temperature was measured to identify the dominant conductivity mechanism. The conductivity mechanism of the film is the thermally activated band conduction. The electrical conductivity and optical results revealed that the ZnO film is an n-type nanostructured semiconductor with a direct band gap of about 3.30 eV at room temperature.     

用迈克尔逊干涉仪测量全息干板膜厚度

全息干板膜的厚度是全息干板的重要参数之一。使用迈克尔逊干涉仪和白光光源对2种全息干板膜厚度进行测量，并对测量结果误差进行分析，给出了测量误差与膜厚及折射率之间的关系以及此方法的适用范围。研究结果表明：在膜厚从8μm增至41μm的过程中，测量结果的绝对误差≤2μm且变化很小，相对误差则从14.1%降到了2.2%。随着膜厚的增加，相对误差明显降低；折射率n也参与了误差传递，其值与测量误差呈类似反比关系；当n值在1.5附近时，为保证测量的准确性，所测膜厚≥40μm。最后指出，迈克尔逊干涉仪在测量全息干板膜等较厚的薄膜时，具有测量范围大，结果较准确等优点。