用于ZSK-29型超高速狭缝扫描相机的狭缝机构的设计、加工与精度分析

狭缝系统是超高速狭缝扫描相机的关键部件之一。狭缝机构的质量好坏直接影响相机的重要性能指标一时间分辨率。本文叙述了如何通过对狭缝系统的精度分析,提出了一种不同于国外同类型相机的狭缝系统的结构设计方案,以及采用适当的工艺措施研制成功了ZSK-29超高速狭缝扫描相机的狭缝机构。     

半月板光放大性

红外激光照射带有液体膜(水)的狭缝,通过改变狭缝变量,控制液体膜形状,研究了水膜的形状变化规律,并分析产生各种图像的成因,主要探究了狭缝宽度、狭缝倾角、狭缝厚度对图像的影响.     

阿达玛光谱仪的入射狭缝选择方法研究

为了确定光谱仪的入射多狭缝结构设计的可靠依据,研究了4种阿达玛S型狭缝阵列发生衍射后的光强分布.采用MEMS加工技术制作出最小狭缝单元为6 μm×6 μm的一体式微硅片阿达玛狭缝阵列,对3种S7型狭缝和一种S15型狭缝进行比较.首先利用阿达玛矩阵构造狭缝阵列的孔径函数,得到了衍射后的光强分布函数;然后运用Matlab软件对光强分布函数仿真,获得了符种狭缝衍射后的光强分布图及光通镀对比.搭建了试验装置进行验证,试验表明实际衍射光强分布及光通量间的比值都与仿真结果相符.最后分析了狭缝结构参数对光强分布的影响,总结了S型狭缝阵列衍射规律.所提出的衍射光强分布方法,为光谱仪中入射狭缝的选择与设计提供了理论依据,为实际应用提供了有价值的参考.     

内嵌矩形腔楔形金属狭缝的增强透射

金属薄膜上亚波长金属狭缝的非共振光增强透射对宽频带光子器件的设计具有重要意义. 为增强金属狭缝的光透射, 设计了内嵌矩形腔楔形金属狭缝阵列, 并用有限元方法研究了该结构的透射特性. 结果表明, 内嵌矩形腔的楔形金属狭缝阵列比无矩形腔的楔形金属狭缝阵列透射率高. 此外, 还研究了矩形腔的结构参数和位置对内嵌矩形腔楔形金属狭缝阵列透射特性的影响. 这些结果将对设计具有更高透射能力的金属狭缝具有一定的指导意义. 关键词： 光异常透射 金属狭缝 表面等离极化激元     

超光谱成像仪狭缝热光谱特性的分析

介绍了在狭缝超光谱成像仪中的重要作用。推导出在温度水平变化时,狭缝宽度尺寸的变化对超光谱成像仪光谱带宽与信噪比的影响,得到了超光谱成像仪狭缝的热光谱特性。比较了两类常见狭缝的热光谱特性,得出热特征尺寸与其导热率乘积越小的狭缝热光谱特性也越好的结论。     

彩虹全息术的综合分析

本文从物理光学的角度出发,系统地讨论了彩虹全息的像质。对有狭缝和无狭缝彩虹全息术作了分析比较,解释了无狭缝彩虹全息术中合成狭缝的机制,得到清晰的物理图象,最后指出较有应用前景的记录系统。     

色散型成像光谱仪整机成像质量研究

根据色散型成像光谱仪静态和扫描成像两种工作模式的特性,提出了通过狭缝法测试成像光谱仪系统静态的调制传递函数(modulation transfer function,MTF),通过刀口法测试系统扫描成像的MTF的完整的测试方案,并给出了测试实例。刀口法给出了系统扫描成像时沿扫描方向和垂直扫描方向的MTF;狭缝法采用虚拟狭缝代替成像光谱仪的自身狭缝测试了系统静态时的MTF,两者测试结果基本吻合。虚拟狭缝法对于其他存在狭缝的成像光谱仪系统成像质量的测试具有借鉴意义。     

金属层亚波长狭缝中光波耦合

亚波长波导能够控制光在亚波长的尺寸中以很小损耗传输,在集成光学中有广泛的应用。利用二维时域有限差分(FDTD)法,研究了光波在金属层中亚波长两狭缝之间的耦合过程。分别在较厚的金属层前表面和后表面刻上两个狭缝,纵向错开一定距离(间距),横向重叠一定长度(耦合长度),两个狭缝能够将光波从金属层的前表面耦合到后表面。改变两个狭缝长度、间距和耦合长度等参数,耦合波长和效率发生明显变化。结合振幅分布,认为光波在两狭缝形成波导共振,前表面狭缝的共振将入射波能量耦合进入狭缝中,后表面狭缝的共振将能量耦合出去,两个狭缝之间通过隧穿效应耦合。     

星载高光谱成像光谱仪狭缝函数测试方法的研究

为了满足大气微量成分高精度测量需求,需要能准确描述星载高光谱大气微量成份探测仪的仪器狭缝函数。针对高光谱大气微量成份探测仪视场大、波段宽、空间分辨率和光谱分辨率高等特点,研制了狭缝函数测量仪。介绍了狭缝函数测量仪的工作原理及基本结构,并利用狭缝函数测量仪可同时实现高分辨率、宽谱段测量的特点,通过搭建定标装置,对高光谱大气微量成份探测仪进行全视场的狭缝函数测试,得出了仪器狭缝函数的数学表达式,给出仪器狭缝函数的特性分布,并对结果进行分析。测试结果表明：高光谱大气微量成份探测仪全视场光谱分辨率在0.423～0.597 nm之间,其狭缝函数特性曲线近似满足高斯分布规律。由于星载大视场成像光谱仪存在光谱弯曲现象,从而导致边缘视场分辨能力略低于中心视场分辨能力。狭缝函数测量仪是基于中阶梯衍射光栅设计,可同时输出多条高分辨率谱线,且分布均匀,不仅可以测量高光谱成像光谱仪的仪器狭缝函数,也可对星载高光谱仪器光谱定标,为后续研究提供了参考依据和方法。     

用于折射率传感的聚合物基狭缝波导的模拟与制备

设计了在极近红外波段(890 nm)的聚合物基狭缝波导微环折射率传感器.分析了波导高度、宽度及狭缝宽度对灵敏度的影响,以找到最佳的设计标准用于折射率传感.采用电子束光刻工艺制备了硅母版模,并用独特的氟化聚合物PFPE从硅母版模上成功制备了柔性软模具.采用紫外软压印工艺制备了聚合物基狭缝波导.波导的宽度和高度以及狭缝波导的宽度分别约为510 nm、830 nm和234 nm,聚合物狭缝波导残留层的厚度约为350 nm.制备的狭缝波导具有高的高宽比并与低成本批量生产工艺相兼容.     

中国散裂中子源工程材料中子衍射谱仪尖嘴型中子准直光阑的研制

中国散裂中子源（CSNS）工程材料中子衍射谱仪（EMD）的样品非常大,且形状各异,有些样品甚至是曲面的,中子准直光阑（狭缝）要靠近这些异形构件,需要设计成尖嘴型。狭缝的主要作用是给样品测试提供所需要的束流尺寸,并保证束流尺寸精度很高,束流没有太多杂散中子。工程材料中子衍射谱仪的尖嘴型狭缝为连续型,开口可以根据实验需求进行变化。狭缝采用双导轨结构,定位精度高,重复定位精度优于10μm,绝对定位精度优于30μm。狭缝刀片采用富集碳化硼,较大程度减小了刀片的厚度,可以有效降低狭缝悬臂结构的变形量,保证狭缝有足够长度的尖嘴,能够接近异形构件,特别能够深入到长管内部,提高了工程材料中子衍射谱仪的实验能力。狭缝采取双重安全设计：导轨互换系统和防撞结构,可以有效防止狭缝在使用过程中被大件样品撞坏。该狭缝已经应用到中国散裂中子源工程材料中子衍射谱仪的实验测试,为残余应力测量做出了重要贡献,它的应用为国内外尖嘴型狭缝的设计提供了非常重要的参考。     

狭缝法合肥光源高亮度注入器发射度测量系统

为了测量受空间电荷效应支配的发射度,合肥光源高亮度注入器采用了狭缝法进行测量,研究了基于狭缝法发射度测量系统的构成,并以实例比较了单狭缝和多狭缝在发射度测量系统中的应用。两种测量方法的结果表明:单狭缝法测量的结果更接近于模拟计算值,可有效避免子束团之间的重叠,适用范围更广。实验结果表明:在240 pC电荷量情况下,合肥光源高亮度注入器仍然具有较小的归一化发射度,为（1.840.085） mmmrad。     

狭缝宽度与取样间隔对镶嵌铜多孔铝膜透射光谱的影响

用阳极氧化的方法制备了阳极氧化铝膜，向其孔中镀入了铜，制备了镶嵌铜多孔铝膜。为了研究狭缝宽度与取样间隔对其透射光谱的影响，利用岛津UV－3101型分光光度计，测得了相同取样间隔不同狭缝宽度和相同狭缝宽度不同取样间隔情况下镶嵌铜多孔铝膜的透射光谱，并分析了狭缝宽度和取样间隔对透射曲线的影响，得到了测试镶嵌铜多孔铝膜所需合适的狭缝宽度和取样间隔。测试结果表明：对镶嵌铜多孔铝膜而言，在可见光波段选择3nm的狭缝宽度和0.5nm或1nm的取样间隔为宜；在近红外波段选择5nm或8nm的狭缝宽度和2 nm的取样间隔为宜。     

二维阵列狭缝阿达玛光谱仪波长准确度研究

二维阵列狭缝模板是阿达玛编码模板的一种新的设计思想,分析了模板上同列狭缝的加工误差对仪器波长准确度的不利影响,在此基础上,给出了减少同列狭缝高度、垂直光谱维方向上位置不一致性误差对仪器波长准确度影响的方法,以及同列狭缝在光谱维方向上位置不一致导致解码所得谱线产生的光谱偏移量的粗略估计方法,并建立模型进行仿真,计算了当模板上某列狭缝存在宽度、光谱维方向上位置不一致性误差时,解码所得其他各列狭缝谱线分布上测量误差的大小,根据仿真结果可以初步确定模板的加工精度。通过该研究有助于合理设计MEMS(微机电系统)二维阵列狭缝模板,获得对系统误差的有效补偿,提高仪器的波长准确度。     

一种弱化莫尔条纹的狭缝光栅屏裸眼3D显示器

常规竖直狭缝光栅和倾斜狭缝光栅的发光二极管(LED)屏裸眼3D显示器分别存在明显的莫尔条纹和立体图像串扰等问题,为此,提出一种弱化莫尔条纹的狭缝光栅LED屏裸眼3D显示器,它由LED屏和错位非均宽透光条的狭缝光栅构成。该狭缝光栅根据LED屏黑矩阵较宽的特点,通过适当增大透光条宽度和移动透光条在其周期中的位置,来增加狭缝光栅周期结构与LED屏像素周期结构之间的差异,降低莫尔条纹中暗带的对比度,并使莫尔条纹变得稀疏,从而达到既能弱化莫尔条纹,又不会明显增加立体图像串扰的目的。制作了所提狭缝光栅LED屏裸眼3D显示器样机,获得了莫尔条纹显著弱化、无明显立体图像串扰的显示效果,验证了理论的正确性。     

多狭缝法测量激光尾场电子束发射度的模拟研究

发射度是描述束流品质的重要物理量,根据发射度和传输矩阵可以准确计算束流包络和发散角的变化。在考察传统加速器束流发射度测量方法的基础上,提出采用多狭缝法对激光尾场产生的电子束发射度进行测量。采用宽度为20 m的多狭缝板对发射度为0.05 mmmrad的激光尾场加速电子发射度进行测量,数值模拟结果表明采用多狭缝法测量的相对误差可以控制在5%以内。并给出了不同狭缝参数对测量精度的影响,模拟结果表明狭缝宽度对发射度测量精度影响最大。狭缝宽度越窄,测量精度越高,反之,则越低。     

狭缝式高速摄影机MTF测试

本文把狭缝式豉轮高速相机成像看成两个线性系统串联而成：一个是摄影物镜到狭缝;另一个是狭缝后的目标物到感光胶片。动态拍摄时MTF用相乘律法测进行计算。讨论狭缝相机的物镜MTF测试进行讨论。对动态拍摄时的不同△u值提出了修正数据。     

狭缝摄影胶片图象运动参量测量和处理

狭缝摄影胶片图象运动参量测量和处理采用了胶片扫描仪对狭缝摄影胶片图象进行数字化,利用软件进行图象处理.文章介绍了对胶片扫描仪进行检验和标定方法;对由于狭缝摄影机的胶片速度和目标的实际影象速度不一致产生的畸变进行了分析和修正,实现了数据的精确测量和处理.     

基于可调控狭缝光子晶体波导的微粒操控

提出并设计了一种用于真空中操控亚波长微粒的可调控渐变狭缝光子晶体波导结构.该结构利用光力将微粒捕获到狭缝中,使其沿光传输方向传输,并通过外加折射率调控的方式,将微粒输运到所需位置.分析了狭缝光子晶体波导的带隙结构、传输特性与微粒的受力情况,计算了热调控光子晶体波导的功耗与温度分布.结果表明,利用狭缝宽度渐变的硅基光子晶体波导,通过热调控改变硅折射率,可以实现光波截止位置从出射端到入射端的移动;对于总长度18μm的狭缝光子晶体波导,从入射端到出射端狭缝缩窄4nm时,控制微粒位置所需的折射率变化为0.012,而改变折射率所需的加热功率不高于13.7mW.这一结构将为微粒操控提供一种可能的实现方案.     

一种基于MEMS微硅多狭缝分光光度计

研制出了一种采用后分光技术,微硅片多狭缝进行像元分割,硅光电二极管阵列为探测器的微型分光光度计。分析了光谱带宽对测试得到的溶液吸光度线性相关性的影响,讨论了分光前后狭缝宽度与分光光度计光谱带宽之间的关系,为分光光度计前后狭缝的设计提供了理论依据。采用MEMS(微机电系统)工艺制造出了体积小、精度高、厚度薄的一体式微硅片狭缝,并将其应用于分光光度计中。采用此分光光度计对线性吸光度溶液进行测试,结果表明线性相关系数大于0.999,说明所研制的采用微硅片狭缝的分光光度计具有高度线性相关性。