基于超精密激光直写系统制作二维光栅

二维光栅是光刻机光栅尺系统的核心元件。搭建了超精密激光直写系统,基于二维超精密工件台,通过旋转基片90°进行两次曝光,制作出栅线密度为1200 line/mm的二维光栅掩模。原子力显微镜和扫描电镜结果表明,所制作的掩模轮廓清晰,空间分布均匀。实验结果证明了超精密激光直写系统能够制作出二维光栅掩模,在制作大尺寸、高精度二维计量光栅方面有着广阔的应用前景。     

全息光栅的可控制作及表征研究

利用激光全息技术,通过马赫-曾德尔干涉光路制作了三种尺寸可控的一维光栅,选择了合适的实验参数制作了二维光栅。通过金相显微镜表征分析了一维光栅和二维光栅的显微组织,并精确测定了其光栅常数。     

利用迈克耳孙干涉仪制作全息光栅--非物理专业本科教学拓展实验

使用迈克耳孙干涉仪制作了一维光栅和二维正交光栅，拓展了非物理专业本科教学实验内容．     

高频可变间距全息光栅的制作方法的计算机模拟研究

提出了一种制作高频线性可变频率光栅的新方法，并给出了光栅空间频率的表达式.通过在相干的两光路中插入特殊透镜，可以实现线性可变空间频率光栅的制作，而且通过适当地调节实验参数可以改变空间频率的变化率.给出了相应的模拟全息图. 关键词： 全息光栅 全息 可变间距光栅     

二维消像差平面场型凹面光栅的设计与成像分析

给出了二维消像差平面场型凹面光栅的一般设计方法，推导了三点消像差光栅的成像条件，分析了平面场型光栅的成像质量与色散、分辨率及光栅宽度的关系。     

二维平面光栅角色散公式的完整解析形式及分析

在矢量衍射理论基础上给出了任意入射状态下二维平面光栅的光栅方 程，推导出二维平面光栅角色散公式的完整解析形式，确立了二维平面光栅衍射极角 角色散（第一类角色散）和衍射方位角角色散（第二类角色散）的概念. 通过二维平面光栅 衍射极角和衍射方位角角色散的理论分析和数值计算，阐明了当入射波矢偏离光栅法线时， 衍射光斑阵列发生畸变的机理，并明确指出了引起衍射方位角角色散的突变、导致衍射光斑 阵列剧烈变化的条件，因而具有理论上的意义. 在实际应用方面，以晶体和量子点 的x射线衍射、低能电子衍射和反射式高能电子衍射为 关键词： 二维平面光栅 衍射极角角色散 衍射方位角角色散 晶体电子衍射     

梯形透过率光栅远场光强分布及光栅方程的解析推导

二值化梯形透过率光栅是一种具有离轴衍射级次的二维光栅,其各衍射点光强信息和位置信息的确定对该新型光栅的实际应用具有重要意义。然而,目前尚无相关解析理论对其进行合理的描述。为了解决上述问题,通过二维傅里叶变换方法获得了该光栅各个衍射级次光强分布的解析表达式,并根据二维光栅的结构特征给出了在透射式和反射式情况下该光栅满足的光栅方程。这为该新型光栅的光线追迹计算打下了理论基础。最后,将解析表达式计算结果与采用X-Lab软件标量衍射模块计算的数值模拟结果进行比较,验证解析理论的正确性。     

凹面光栅型波长解复用器的标量波动分析

利用标量波动衍射理论，通过对光栅槽面的数值积分，计算了罗兰圆型集成二维凹面光栅像点的光强分布。给出了光线追变法难以得到的光栅槽面沿光栅圆不同方位刻划所引起的成像点对于光栅方程计算位置的偏离；在对色散和分辩力的分析上，获得了与光线追迹法很好的一致性；分析了光栅的槽面波、光源的模场宽度以及因工艺产生的槽面圆角对光栅成像的影响；最后给出了光栅的波像差和光线像差的计算。     

二维衍射光栅在彩虹全息中的应用

提出了将正交位相光栅和扇出光栅应用于制作彩虹全息图的方法,分析了正交位相光栅产生的多重全息像的位置和强度分布,给出制作扇出光栅的一种实用方法,并给出了实验结果。     

二维光栅频谱分析及在精密测量中的应用

根据傅里叶光学的相关理论对二维衍射光栅的频谱特性进行了分析,并对分析结果进行了模拟和实验验证;基于衍射光栅应用于微位移的理论,提出利用二维衍射光栅作为测量的基准元件,组成单个光源和单二维衍射光栅的二维平面微位移精密测量系统,并根据实验测量结果验证了这是一种具有纳米准确度的可行测量方法.     

Three-dimensional profile measurement of small lens using subpixel localization with color grating

In this paper a measurement method of three-dimensional profiles and a reconstruction system using subpixel localization with color gratings projection is described. The system has the effects of identical contrast on gratings for easier identification, switchable picture-in-picture on the display, and adjustable gratings with an adjustment module.The measurement method includes the following: the projection step; image extraction step; image fine-tuning step; subpixel localization processing step; and reconstruction step. A projection apparatus emits a grating towards a small lens under measurement, and forms a grating image on the small lens under measurement. The contrast values of the plurality of grating stripes of the grating image are identical. The grating image and picture-in-picture of a display can be fine-tuned and reconstruct the three-dimensional profiles of the small lens. This method can help improve measurement competence in the reverse engineering industry.     

基准光栅重构傅里叶变换轮廓术

应用傅里叶轮廓变换术进行三维形貌测量中,为了获得待测物体的高度相位信息,通常需要采集两幅图像.因此当光学系统发牛变动时,必须重新采集基准光栅图像,不利于快速测量.提出一种从变形光栅图像中获取基准光栅图像信息的测量方法.首先在变形光栅图像中记录基准光栅信息,然后通过傅里叶分析提取基准光栅频率信息,通过图像分析获得基准光栅相位信息,最后重构出一幅完整的基准光栅图像,实现三维物体形貌测量.实验结果验证了该方法的可行的.     

四方阵列聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯微结构光纤的制造与光学特性

用聚苯乙烯光纤填充625孔聚甲基丙烯酸甲酯微结构光纤预制棒中的空气孔制备了新型微结构光纤预制棒.拉伸后得到了四方阵列聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯微结构聚合物光纤.该光纤的纵方向可以作为传递图像介质,而纵截面上折射率的周期性结构可以作为透射光栅使用,该光栅产生的moiré条纹可以用于测量小角度移动.     

Influence of laser mode on splitting beam illumination effect of Dammann grating

The influences of various laser modes on the splitting beam effect of Dammann grating are studied in theory and by numerical simulation. The results show that fundamental mode laser resembles plane wave while high order mode laser differs from plane wave in the splitting beam effect by Dammann grating. Therefore, the fundamental mode laser is more suitable to be the light source to improve the energy efficiency in far-distance image detecting systems, such as laser image ladar, which use Dammann grating in the ilhlmination svstem.     

XUV成像系统中像传递函数研究用的Si刻蚀膜

 研制具有网格或条状图形的Si刻蚀膜靶，用于XUV系统中像传递函数的研究。在自截止腐蚀工艺制备Si平面薄膜的基础上，结合离子束刻蚀工艺，获得刻蚀深度为1.0 μm左右，网格尺寸为25 μm×25 μm，或条状线宽为5 μm的Si刻蚀膜；测量了Si刻蚀膜的形貌和刻蚀深度；研究了离子束刻蚀参数对图形形貌的影响。并介绍采用两种靶型获得的像传递函数信息。     

基于数字闪耀光栅的位相全息图光电再现优化

针对利用液晶空间光调制器（LC-SLM）进行全息图光电再现过程中,再现像面存在多级衍射像造成单一像能量利用率低的问题,提出了一种在位相全息图中加载数字闪耀光栅的方法,以提高全息图光电再现中单一衍射像的衍射效率.分析了闪耀光栅作为衍射光学元件的特性及其对光波进行位相调制的原理,并阐述了在LC-SLM中加载数字闪耀光栅对位相全息图光电再现时像面能量分布的影响.搭建了基于LC-SLM的位相全息图光电再现实验系统.理论分析表明：在其他条件不变的情况下,加载竖直（或水平）槽向周期为2 pixels的数字闪耀光栅可使 关键词： 全息光电再现 位相全息图 数字闪耀光栅 液晶空间光调制器     

一种单色全息平板波导显示系统的研究

设计了一种由耦出线性全息光栅和耦入体全息光栅组成的单色全息平板波导显示系统。该系统的工作原理是微型显示器发出的单色图像光波信息经过准直透镜后,通过耦入体全息光栅和耦出线性光栅把图像光波信息从平板玻璃的一端耦入,另外一端耦出,最终在出瞳位置进入人眼。介绍了全息光栅的特点,利用耦合波理论与K矢量闭合法理论推导全息光栅的视场角,同时介绍了全息光栅的设计方法,该方法是通过分束镜将激光分为物光波和参考光波,且按照一定的入射角度在全息干板上发生干涉来实现。模拟仿真结果表明:该系统显示视场角为18°×14°,出瞳距离为30 mm,传递函数MTF在30 lp/mm时均在0.3以上,满足目视系统的使用要求,可以应用于新一代头盔显示系统中。     

A new subdivision technique for grating based on CMOS microscopic imaging

We propose a new subdivision technique directly subdividing the grating stripe by using complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) microscopic imaging system combined with image processing. The corresponding optical system, subdivision principle, and image processing methods are illuminated. The relations of systemic resolution to subdivision number, grating period, magnifying power and tilt angle are theoretically discussed and experimentally checked on the Abbe comparator. The measurement precision for displacement of the proposed subdivision system is tested in the range of 5 mm and the maximum displacement error is less than 0.4μm. The factors contributing to the systemic error are also discussed.     

Effects of third-order aberrations on the irradiance of self-image

We examine the effects of third-order aberrations exerted on the irradiance of image that is observable in a coherent self-imaging system. Both spherical aberration and astigmatism degrade the visibility of the image of a sinusoidal-type grating as well as blur the outline of the image of a rectangular-type grating. Coma laterally shifts the image of a sinusoidal-type grating on the image plane as well as changes a rectangular-type pattern into an asymmetrically blurred pattern. According to our analysis, the self-image of a high-density grating with a period of two times the optical wavelength is not at all affected by spherical aberration. In general a self-imaging system can always be corrected for astigmatism by shifting the image plane in its normal direction. We show that the self-image with defect can be well explained by taking the third-order aberrations and the focus-shift aberration into consideration.     

光栅投影式三维肖像测量的关键技术

提出了一种在光栅投影式三维肖像测量系统中光栅投影平面的标定方法,讨论了该方法在应用中需要注意的问题。根据光栅投影式测量系统所获取的三维点群的特点,提出了基于线状分布的对三维测量点群进行曲面重建的方法,在对人物肖像的拟合应用中,既可确保所生成的三角形片形状良好,又可避免三维点的遗漏、曲面裂缝或形成孔洞,生成的三角片所逼近的人物肖像具有很好的连续性和光顺性。