全气相化学激光体系的直流放电研究

为了提高化学激光体系(AGIL)中F原子的产率,采用直流放电引发方式,对棒式电极的放电特性进行了研究。在对NF3/He混合气体进行解离时,通过选择不同平衡电阻,得到了3 kW左右的放电注入功率。用光谱分析仪对F原子产率进行了测量。通过拟合计算可得：一个NF3分子能够解离出1.3～1.5个F原子。     

全气相化学激光体系的直流放电研究

 为了提高化学激光体系(AGIL)中F原子的产率，采用直流放电引发方式，对棒式电极的放电特性进行了研究。在对NF3/He混合气体进行解离时，通过选择不同平衡电阻，得到了3 kW左右的放电注入功率。用光谱分析仪对F原子产率进行了测量。通过拟合计算可得：一个NF3分子能够解离出1.3～1.5个F原子。     

采用空心阴极放电等离子体化学气相沉积方法制备a-CH薄膜

研究了不同衬底-阴极距离、直流电压和H2流量对a-CH薄膜沉积速率的影响。结果表明：衬底-阴极距离必须大于0.5cm,随着该距离的增加,薄膜的沉积速率减少;直流电压达550V时沉积速率最大;随着H2含量的增加,CH4含量相对减少,沉积速率随之降低。用AFM观察了以该方法制得的448.4nm CH薄膜的表面形貌,表面粗糙度约为10nm。最后测出了不同条件下CH薄膜的UV-VIS谱,由此可以计算得到薄膜的禁带宽度及折射率。     

采用空心阴极放电等离子体化学气相沉积方法制备a-CH薄膜

 研究了不同衬底-阴极距离、直流电压和H₂流量对a-CH薄膜沉积速率的影响。结果表明：衬底-阴极距离必须大于0.5cm，随着该距离的增加，薄膜的沉积速率减少；直流电压达550V时沉积速率最大；随着H2含量的增加，CH₄含量相对减少，沉积速率随之降低。用AFM观察了以该方法制得的448.4nm CH薄膜的表面形貌，表面粗糙度约为10nm。最后测出了不同条件下CH薄膜的UV-VIS谱，由此可以计算得到薄膜的禁带宽度及折射率。     

单晶硅上化学气相沉积铜薄膜的机理研究

在自行设计、建立的MOCVD系统上,以Cu(hfac)2为反应前驱物在单晶硅上进行铜薄膜的化学气相沉积,并用AFM、SEM对铜核的成长机理进行了研究．结果表明,反应初期,单晶硅上铜核的成长为岛状,反应后期为先层状后岛状．利用XPS对铜薄膜成长的反应机理进行了探讨,由薄膜的Cu2p、Ols、Fls、Si2p谱可推论出,XPS谱中所出现的C=O、OH及CF3／CF2可能为Cu(hfac),当Cu(hfac)2在高温下分解成Cu(hfac)及hfac后,H2还原表面的hfac生成OH基,反应进行一段时间,OH基浓度大到一定的程度后,与Cu(hfac)2热裂解产生的hfac作用生成HO-hfac并脱附,使表面的铜的氧化物被还原以及发生Cu(hfac)2与H2的氧化还原反应．     

用FLUENT软件计算化学氧碘激光流场

用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT,数值研究化学氧碘激光喷管形线,碘喷孔位置, 副流入口压力,O2(1Δ)初始产额,水蒸汽含量以及稀释气体对平均小信号增益系数沿流动方向分布的影响;并对大连化学物理研究所超音速化学氧碘激光的两次实验进行数值模拟,计算结果显示平均小信号增益系数与实验测试的摩尔功率趋势一致。     

用FLUENT软件计算化学氧碘激光流场

用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT,数值研究化学氧碘激光喷管形线,碘喷孔位置, 副流入口压力, O2(1Δ)初始产额,水蒸汽含量以及稀释气体对平均小信号增益系数沿流动方向分布的影响;并对大连化学物理研究所超音速化学氧碘激光的两次实验进行数值模拟,计算结果显示平均小信号增益系数与实验测试的摩尔功率趋势一致。     

Cl/HN3/I2全气相化学激光体系的化学动力学模拟计算

对Cl/HN3/I2产生NCl(a)/I激光的过程进行了化学动力学计算,主要考察了Cl,HN3和I2的初始粒子数密度及其配比对小信号增益系数的影响。结果发现,当温度为400K, 初始Cl粒子数密度为1×1015,1×1016和1×1017cm-3时,小信号增益系数分别达到1.6×10-4,1.1×10-3和1.1×10-2cm-1,获得最佳小信号增益系数的HN3和I2的初始粒子数密度分别为初始Cl粒子数密度的1～2倍和2%～4%。同时,对Cl,HN3和I2配比对小信号增益系数和增益持续时间的影响进行了讨论。     

脉冲放电激励的钡蒸气激光的研究

设计和制作了新型结构的金属蒸气激光放电管.用钡为激光介质,通过纵向高频快脉冲放电激励,在国内首次实现波长为113μm和150μm的红外钡蒸气激光振荡,激光成分主要集中在150μm这条谱线上,激光输出功率和功率密度分别达12W和333mWcm3.测量并讨论了各工作参量和激光输出特性之间的关系     

以环形子孔径法检测大口径非球面主镜的研究进展

环形子孔径法是一种无需辅助元件就能实现对大口径、大相对口径非球面检测的“柔性”测试技术。介绍了该技术的工作原理,对两种分别基于测量相位值和Zernike多项式系数的拼接算法进行了仿真分析,并进行了初步的原理性实验验证。结果表明该技术是切实可行的,具有检测大口径非球面镜的潜能。最后,在对现有研究结果综合分析的基础上,提出了应用该技术检测m量级非球面主镜的实验方案。     

使用环形子孔径拼接检测大口径非球面镜

针对高精度大口径非球面镜通常存在定量检验方法(补偿器法、全息法、自准直法)所需要的辅助元件制造困难、成本高这两个主要难点,利用不同曲率半径的参考球面波前来匹配被测非球面表面不同的环带区域,使它们之间的偏离量减小到在小口径干涉仪的测量范围内,每次测量仅是被测表面的一部分,通过算法"拼接"可得到全孔径的面形信息。给出了其拼接数学模型、参量求解方法及其精度评定判据。仿真分析表明,该技术是切实可行的,算法具有较高的拼接精度。该方法无需辅助光学元件就可实现对大口径、大相对口径非球面的直接测量,且具有很宽的适用范围。     

子孔径拼接检测非球面时调整误差的补偿

针对在子孔径拼接测量非球面的过程中干涉仪与待测非球面相对位置存在的对准误差,提出了一种基于模式搜索迭代算法的调整误差补偿方法。该方法可以很好地从测量的子孔径相位数据中消除由拼接测量位置没有对准带来的调整误差,实现多个子孔径的精确拼接。对该方法的基本原理和实现步骤进行了分析和研究,建立了子孔径拼接测量的调整误差补偿模型。对口径为230 mm×141 mm的离轴碳化硅非球面反射镜进行了调整误差补偿和相位数据拼接,得到了精确的全口径面形分布。作为验证,对待测非球面进行了零位补偿检测,结果显示两种测试方法的面形PV值和RMS值的相对偏差仅为0.57%和2.74%。     

大口径非球面主反射镜的装调方法研究

针对大口径非球面主反射镜（简称主镜）的装调要求,对比分析常用大口径非球面面形检测方法,提出该类主镜检测面形的最佳方案。在主镜的装调过程中,通过对主镜的固定方式和主镜变形补偿这2个关键环节的阐述,总结主镜固定的难点及主镜变形的原因,提出一套全新的装调方案,以旋转消重力法进行检测,并用专用工装实时定心调节,再用辅料焊接法固定主镜与中心轴,最后采用辅助支撑对主镜组件进行最终固定修正。装调结果表明:对于大口径非球面反射镜,装调完成后的主镜面形精度Rms0.03（＝632.8 nm）。     

非球面碳化硅反射镜的加工与检测

为了获得高精度非球面碳化硅(SiC)反射镜,对非球面碳化硅反射镜基底以及改性后碳化硅反射镜表面的加工与检测技术进行了研究。介绍了非球面计算机控制光学表面成型（CCOS）技术及FSGJ-2非球面数控加工设备。采用轮廓检测法和零位补偿干涉检测法分别对碳化硅反射镜研磨和抛光阶段的面形精度进行了检测,并采用零位补偿干涉检测法及表面粗糙度测量仪对最终加工完毕的碳化硅反射镜的面形精度和表面粗糙度进行检测。测量结果表明：各项技术指标均满足设计要求,其中非球面碳化硅(SiC)反射镜实际使用口径内的面形精度（RMS值）为0.016λ(λ=0.6328μm）,表面粗糙度（RMS值）为0.85nm。     

矩形离轴非球面反射镜双摆法加工与检测

介绍了一种轻质矩形离轴非球面反射镜的加工与检测方法.针对矩形离轴非球面镜这种直角效应的加工难点,提出双摆式加工工艺,并设计改造双摆式加工机床使该方法得以实现.采用该方法加工完成某多光谱仪光学系统中4块矩形离轴非球面反射镜(其中最大尺寸为266 mm×110 mm),最终加工得到的面形精度均优于0.020λ(RMS, @633 mm)的设计指标要求.加工结果表明,用该加工技术既提高了光学加工效率又利于得到较为平滑的面形质量.     

大口径离轴凸非球面系统拼接检验技术

针对大口径离轴凸非球面面形检测的困难,本文将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接干涉技术相结合,提出了凸非球面系统拼接检测方法。对该方法的基本原理和具体实现过程进行了分析和研究,并建立了合理的子孔径拼接数学模型。当离轴三反光学系统的主镜和三镜加工完成以后,对整个系统进行装调和测试,并依次测定光学系统各视场的波像差分布,通过综合优化子孔径拼接算法和全口径面形数据插值可以求解得到大口径非球面全口径的面形信息,从而为非球面后续加工和系统的装调提供了依据和保障。结合工程实例,对一口径为287 mm×115 mm的离轴非球面次镜进行了系统拼接测试和加工,经过两个周期的加工和测试,其面形分布的RMS值接近1/30λ(λ=632.8 nm)。     

Testing a large aspheric surface based on analysis of scanning 3D interferogram

A new method based on new reconstruction algorithm and new interferogram fringe analysis was proposed for testing a large aspheric surface. In the testing process, firstly, the interferometer or the tested aspheric surface was shifted relatively for measurement of the whole aperture of the tested aspheric surface to obtain a series of interferograms. Then these interferograms were analyzed to extract the best matching point, where the annular sub-surface was tangent with the corresponding reference sphere of the reference wavefront. Finally, the wavefront aberration of the whole aperture was figured out to describe the deformation information of the tested surface. Without any additional null optical elements, this method can perform the measurement directly. So, this method provides an effective and convenient means of testing the large-aperture aspheric surface. The mathematical model of this method is described, and the results of simulation tests are presented to verify it.     

Comparative experimental study on absolute measurement of spherical surface with two-sphere method

The two-sphere method with multiple confocal measurements and a “cat's-eye” measurement is used widely in high accuracy interferometry, which can obtain the absolute surface data of the tested spherical surface. We provide a comparative experimental study on absolute testing procedures for spherical surface with two-sphere method, which include the classical Jensen method with three position measurements, the Zygo method with five position measurements and a variant of the Jensen method. The variant of the Jensen method can combine the multiple “three-position” measurements based on the fiducial method and averaging method. The repeatability of the involved absolute measurement methods is also studied by the five set experiments, and the corresponding Zernike fitting coefficients are compared in detail. The experimental results are meaningful for implementation of two-sphere method with higher repeatability in practice.     

Shack-Hartmann波前传感器非零位在轴检测离轴非球面反射镜

在离轴非球面反射镜研磨后期和粗抛光阶段,被测反射镜面形与理想面形存在着较大的偏差,表面反射率较低,采用干涉测量会因局部区域干涉条纹过密或条纹对比度过低,造成普通干涉仪无法进行全口径测量,而普通接触式轮廓仪测量精度此时已经不能满足加工要求。鉴于Shack-Hartmann波前传感器较大的动态范围和较高的测量精度,提出了采用Shack-Hartmann波前传感器非零位在轴检测离轴非球面面形,研究了该方法的检测原理并搭建了检测系统,分析了系统误差来源,并制作了用于在轴检测离轴非球面的参考波前,对两个不同加工精度的离轴非球面反射镜进行了测量,并与干涉仪的测量结果进行了对比。对比结果表明,Shack-Hartmann波前传感器的测量结果是正确可靠的,并且可以弥补轮廓仪测量和干涉仪测量的不足,从而证明了采用Shack-Hartmann波前传感器在轴检测离轴非球面的可行性和正确性。