一种控制矩形光刻胶光栅槽深和占宽比的方法

利用光刻胶的非线性效应可以制作出了矩形的全息光栅。制作矩形光栅时,对槽形的控制被简化为对槽深和占宽比这两个参量的控制。首先借助实时潜像监测技术获得最佳曝光量,然后根据显影监测曲线的特征找出光栅槽底的残胶厚度为零的显影时刻,就能得到槽底干净的矩形光栅,同时保证槽深近似等于光刻胶的初始厚度;如果此后继续显影,就能适度减小占宽比。实验结果和理论分析都证实了这种控制方法的可靠性。对1200lp／mm的光栅,目前工艺能精确调控的最大槽深为1μm,占宽比在0．2～0．6范围内。实验还揭示,为了提高对光栅槽形的调控能力,必须首先提高干涉条纹的稳定性。     

暗弱目标偏振度图像与偏振角图像去噪方法研究

针对暗弱目标偏振融合图像存在背景噪声强、细节轮廓特征不明显等问题,利用偏振度图像中高斯背景噪声灰度与待测目标灰度的差异性,提出了基于噪声模板阈值匹配的偏振度图像去噪算法。分析了偏振角图像中纯噪声区域子图像与目标轮廓区域子图像的灰度相关性,提出了基于区域灰度相关性匹配的偏振角图像去噪算法,与传统去噪方法相比,该算法可有效去除大量背景噪声,更好地保留目标轮廓特征。偏振图像融合对比实验结果进一步证明,提出的偏振图像去噪方法可显著提高暗弱目标在图像中的对比度,改善偏振融合增强图像的质量。     

全息光栅制作中光栅掩模形状随曝光量及干涉场条纹对比度的变化规律

为了在光栅制作中对光栅掩模占宽比及槽深加以控制,结合光刻胶在显影过程中的非线性特性,建立了光栅掩模槽形演化的数学模型,由此分析和模拟曝光量、条纹对比度对光栅槽形的影响。结果表明:在显影条件确定时,光栅掩模占宽比随光刻胶曝光量的增大而减小,条纹对比度减小,则不仅使光栅占宽比减小,同时也是使光栅槽深减小的主要原因,这样做的前提是预先通过实验和计算确定出一个曝光量上限Ec。该方法能够反映光栅掩模形状的演化规律,为全息光栅参数预测和工艺控制提供依据。     

数字体图像相关方法中的残余灰度场计算研究

残余灰度场是变形前后数字体图像中对应体素点的灰度之差。在基于有限单元的全局数字体图像相关（DVC）方法中,残余灰度场作为计算区域各体素点匹配质量的目标函数,可直接计算获得,并可用于材料内部损伤演化或裂纹扩展的精细表征。然而,当前广泛使用的基于图像子体块的局部DVC只能获得计算区域内各离散计算点的位移、应变和相关系数信息,无法直接计算区域内各体素点的残余灰度。相较于相关系数和变形信息,残余灰度场可实现逐体素的匹配质量评价,在内部损伤或裂纹扩展的可视化观测和准确定位方面具有显著优势。为能在局部DVC中获得残余灰度场信息,提出一种简单有效的残余灰度场计算方法。该方法基于三维Delaunay四面体剖分算法,并利用有限元框架对局部DVC离散计算结果进行稠密插值,以获取逐体素连续位移场,并将其用于变形体图像校正。模拟和真实实验结果表明,基于局部DVC测量结果后处理计算获得的残余灰度场不仅可以实现精准的损伤定位,还能观测到裂纹形貌以及界面脱黏行为。所提方法弥补了当前局部DVC在精细化匹配质量评价方面的不足,有望拓展该方法在材料和结构内部损伤观测和定位中的应用。     

利用导波耦合角度实时控制光刻胶光栅掩模的占宽比

研究一种控制多层介质膜上的光刻胶光栅掩模占宽比(线宽与周期之比)的新方法。该方法基于下面的原理:如果某泄漏模在包层中的隐失尾较强,那么它的等效折射率受光刻胶光栅占宽比变化的影响就大,从而可以利用耦合角度来实时控制光栅占宽比。在光栅制作的显影阶段,采用实时监测技术,根据耦合角度和占宽比之间的关系预设入射光角度,在出现共振反常的时刻停止显影来控制占宽比。实验结果表明,固定适当的入射角度可以得到特定的占宽比;改变入射角度,占宽比按照预计的规律变化,因此定性地验证了这种占宽比控制方法的可行性。文中给出了监控装置和具体的实验方法,并讨论了误差来源和影响。     

基于图像区域Lyapunov指数的海面舰船目标检测

为了检测海面背景中的舰船目标,分析了目标存在时背景信号混沌特征的变化,提出了一种基于图像区域Lyapunov指数的目标检测新方法. 新方法定义了图像灰度距离的概念,基于改进的Wolf方法将一维信号Lyapunov指数提取方法扩展到图像信号,利用图像区域最大灰度距离Lyapunov指数的变化检测淹没在混沌背景信号中的目标信号. 实验结果表明海面背景图像信号具有一定的混沌特征,利用新方法能有效检测出海面背景下的舰船目标,检测结果优于基于统计分析的方法. 关键词： Lyapunov指数 灰度距离 混沌特征 目标检测     

一种基于边缘能量图的物体检测方法

物体的变形、边缘中断等因素通常对物体检测的结果影响很大。为了减小这些因素的影响,提出一种新的基于边缘能量图的物体检测方法。边缘能量图在一定程度上反映了物体的边缘出现的概率,便于计算并具有较好的鲁棒性。计算出图像的边缘图像,在此基础上分别计算出模型和测试图像的边缘能量图。基于多分辨率的滑动窗口,在图像中找出测试图像边缘能量图与模型边缘能量图最相似的区域。基于边缘能量图快速得到目标物体的轮廓。实验结果显示,该方法使用较快的计算速度得到了相对较高的检测率。     

一种基于边缘能量图的物体检测方法

物体的变形、边缘中断等因素通常对物体检测的结果影响很大。为了减小这些因素的影响,提出一种新的基于边缘能量图的物体检测方法。边缘能量图在一定程度上反映了物体的边缘出现的概率,便于计算并具有较好的鲁棒性。计算出图像的边缘图像,在此基础上分别计算出模型和测试图像的边缘能量图。基于多分辨率的滑动窗口,在图像中找出测试图像边缘能量图与模型边缘能量图最相似的区域。基于边缘能量图快速得到目标物体的轮廓。实验结果显示,该方法使用较快的计算速度得到了相对较高的检测率。     

根据边缘梯度方向的十字丝目标快速自动检测

根据图像中直线轮廓边缘点的灰度梯度方向一致的特性,提出了有向线段的概念并给出了限制性定义,将直线检测转化为有向线段的检测提高了检测精度和可靠性。将十字丝轮廓抽象成两组相交的有向线段,提出了一种基于随机Hough变换(RHT)的十字丝自动检测算法。实验结果表明该算法对十字丝目标的灰度、大小、形状变化具有鲁棒性,达到了十字丝目标的快速识别。     

利用颜色编码辅助计算绝对相位的傅里叶轮廓术

针对传统去卷积算法时间需求的弊端,提出一种新的使用颜色编码辅助的绝对相位并行计算方法。该算法采用对光栅数目需求最少的傅里叶变换轮廓术（FTP）做为卷积相位求取的方法;颜色编码光栅被用来标识轮廓的序数。直接使用FTP计算出的卷积相位以及从彩色光栅中获得的轮廓序数,即可方便求出当前像素的绝对相位值;同时只用一副图像标识轮廓序数也比其他轮廓序数标识方法简单。本方法由于使用绝对相位计算方法,局部相位误差不会扩展。实验结果也证明了此算法对于多个分离物体以及复杂物体的有效性。     

Simulation study of ‘perfect lens’ for near-field nanolithography

The near-field perfect lens (NFPL) in imaging chrome gratings is investigated by using finite difference time domain (FDTD) method. The surface plasmon focused effect in and beneath the NFPL layer is demonstrated. The effects of the grating parameters and NFPL permittivity on image fidelity are explored. It is found that the excitation of surface plasmons results in frequency-increased images at large duty cycles and small imaginary part of NFPL permittivities. It is also shown that maximum intensity distributions on image plane occur at some specified pitches and duty cycles. The physics mechanisms are presented to explain these phenomena.     

基于双随机相位编码的彩色图像加密技术

为了实现仅用两个密钥对彩色图像进行加密,提出了一种基于光栅调制的彩色图像加密方法.该方法首先把彩色图像分成三基色分量:红,绿,兰.然后,把这三帧灰度图像分别用空间频率不同正弦振幅光栅调制,之后,再把调制结果进行叠加而形成一个实值目标图像,该目标图像包含了原始彩色图像的全部信息.对此目标图像进行双随机相位加密系统的加密,即实现了彩色图像的加密隐藏.由于正弦光栅的调制作用,R、G、B灰度图像的频谱在实值目标图像的频谱中分离开来,通过选取合适的滤波窗口,就可以对他们的频谱分别提取并予以重建,并最终实现重构原始彩色图像.本文给出了理论分析和计算机模拟,实验结果证实了该方法的可行性.     

振幅掩膜紫外写入的长周期光纤光栅特性研究

振幅掩膜紫外写入的长周期光纤光栅的纤芯折射率分布函数为矩形波。以三层阶跃折射率光波导结构基础，用弱导标量近似和标量耦合模理论分析折射率调制类型为矩形波的长周期光纤光栅的特性。详细地给出耦合模方程近似处理的方法，并说明了其合理性。用数学软件Matlab进行了数值模拟计算，发现折射率调制类为矩形波的光栅传输谱不是由它的各次余弦光栅谱的线性叠加而成的。还研究了外部环境折射率、包层半径、栅占空比等光栅结构参量对矩形折射率调制的光栅传输谱的影响。同时指出了每阶包层模的双谐振峰位置随栅参量的变化规律。刊■刊『_型，刿j1     

光栅式成像光谱仪空间均匀性测试研究

空间均匀性是成像光谱仪辐射定标的核心参数之一。通过对国内外均匀性测试方法研究，提出采用空间分布法对光栅式成像光谱仪的空间均匀性进行测试研究。该方法能准确给出各个位置点信号响应的详细分布，对于提高并改善光栅式成像光谱仪的图谱质量具有重要的意义。空间分布法建立在高稳定性、高均匀性标准光源的基础上，由计算机软件对测试结果进行图谱分离，提取同波长下空间响应信号获得光栅式成像光谱仪的空间均匀性。最后分析了空间均匀性测量不确定度的影响因素，并分析了空间均匀性对绝对辐射定标和光谱精度的影响。     

Effects of grating order and tooth rounding in laterally coupled distributed feedback lasers

We demonstrate the results of an analysis of laterally coupled distributed feedback (LC-DFB) lasers with higher order gratings, including the effects of radiating partial waves. For a given fabrication resolution, first-order gratings, if they can be reliably manufactured, always provide the strongest coupling. However, at resolutions requiring higher order gratings, if duty cycles of >0.5 are used, the lowest grating order is not always the one with the strongest coupling. An analysis of the rounding of the grating teeth showed that the required threshold gain was increased by nearly 20% when the rectangular grating was rounded in fabrication.     

Heterodyne polarimetry for mapping defects in lithography masks

A new optical technique based on the heterodyne polarimetry is developed for fast inspection of uniformity of lithography masks in semiconductor industry. Sub-wavelength periodical structure of a sample acts as a wire-grid polarizer, making both the amplitude and phase of the reflected laser beam dependent on geometrical dimensions and optical properties of the mask pattern. The heterodyne technology based on the cross-polarized two-frequency Zeeman laser is used to simultaneously measure the amplitude and the phase of the reflected laser beam. A two-dimensional map of spatial variations can be obtained via point-by-point scanning of the sample. The technique is applicable not only to exact periodical structures like diffraction gratings, but also to double-periodical patterns consisting of large number of periodically distributed small areas of sub-wavelength gratings. Theoretical background, simulation, and experimental results are presented.     

利用三色光栅实现彩色图像相减

本文提出了一种彩色图像相减的新方法.该方法利用互相错动半个周期的两组三色光栅,在黑白底片上分别对待处理的两幅图像进行一次编码记录,然后在白光处理器上对黑白编码片进行彩色译码,即可实现彩色图像的强度相减,文中讨论了三色光栅实时生成和两组三色光栅条纹自动错动半个周期的方法,并给出了实验结果。     

A space-time approach in digital image correlation: Movie-DIC

A new method is proposed to estimate arbitrary velocity fields from a time series of images acquired by a single camera. This approach, here focused on a single spatial plus a time dimension, is specialized to the decomposition of the velocity field over rectangular shaped (finite-element) bilinear shape functions. It is therefore assumed that the velocity field is essentially aligned along one direction. The use of a time sequence over which the velocity is assumed to have a smooth temporal change allows one to use elements whose spatial extension is much smaller than in traditional digital image correlation based on successive image pairs. This method is first qualified by using synthetic numerical test cases, and then applied to a dynamic tensile test performed on a tantalum specimen. Improvements with respect to classical digital image correlation techniques are observed in terms of spatial resolution.     

二元光栅抗反射特性的耦合波分析

基于严格耦合波分析理论和遗传算法,研究了亚波长矩形光栅(即二元光栅)的抗反射特性。针对光通信中的1.55μm波长设计了抗反射矩形光栅。探讨了光栅周期、占空比和光栅深度的变化对抗反射特性的影响。给出了光栅的抗反射特性所适用的入射角度及波长范围。当入射角度小于30°,在光纤传输系统中入射光波长为C波段和L波段时,反射效率小于0.4%,有效地减小了光纤传输系统的回波损耗。