磨料形貌及分散介质对4H碳化硅晶片研磨质量的影响研究

研磨作为4H碳化硅(4H-SiC)晶片加工的重要工序之一,对4H-SiC衬底晶圆的质量具有重要影响。本文研究了金刚石磨料形貌和分散介质对4H-SiC晶片研磨过程中材料去除速率和面型参数的影响,基于研磨过程中金刚石磨料与4H-SiC晶片表面的接触情况,推导出简易的晶片材料去除速率模型。研究结果表明,磨料形貌显著影响4H-SiC晶片的材料去除速率,材料去除速率越高,晶片的总厚度变化(TTV)越小。由于4H-SiC中C面和Si面的各向异性,4H-SiC晶片研磨过程中C面的材料去除速率高于Si面。在分散介质的影响方面：水基体系研磨液的Zeta电位绝对值较高,磨料分散均匀,水的高导热系数有利于控制研磨过程中的盘面温度;乙二醇体系研磨液的Zeta电位绝对值小,磨料易发生团聚,增大研磨过程的磨料切入深度,晶片的材料去除速率提高,晶片最大划痕深度随之增大。     

基于傅立叶变换轮廓术的物面相位提取

采用傅立叶变换轮廓术,针对基频提取的关键技术采用逐行傅立叶变换,准确提取基频信息的方法恢复相位信息.在此基础上,以未畸变条纹为基准,得出被测物体的真实位相值.该方法只需一幅条纹图,节约了测量时间.实验证明可实现无接触面型的自动传感.     

基于光斑投影3D-DIC的动态液面波高场测量方法研究

动态液面波高场测量与面型三维重建是流体力学、晃荡动力学等研究领域中的重要问题,但目前仍缺乏一种简易且高效的高精度全场测量手段.基于光斑投影和三维数字图像相关(3D digital image correlation, 3D-DIC)原理,提出了一种动态液面波高场的测量方法.通过液体染色和光斑投影,在液体表面形成光斑纹理,设置双目相机拍摄动态液面的散斑图像.运用交比不变性标定板及张正友标定法获得双目相机内外参矩阵,并基于反向组合高斯牛顿(inverse-compositional Guass-Newton, IC-GN)的3D-DIC算法实现动态液面波高场的高精度三维重构.进一步建立光斑投影的几何光学模型,模拟规则波液面的双目图像,开展数值模拟测量以验证本方法的理论精度,同时开展真实液面波高场的测量验证.结果表明,本方法可实现动态液面波高场的高精度全场测量,模拟液面测量的均方差为0.004 mm,真实静态液面抬升测量的均方差为0.022 mm,真实动态液面测量的均方差小于0.037 mm.本文方法具有高精度、非接触和全场测量等优势,可在实验室流体测量和相关工程场景中推广应用.     

某空间望远镜相关跟踪系统摆镜的设计与研究

分析了相关跟踪系统摆镜的设计要求,对摆镜的减重方式进行了研究.选择SiC材料作为镜体材料,设计了三种镜体结构.使用Ansys作为求解器对所设计的镜体结构进行了自重条件下的静力分析,以及频率为100 HZ、振幅±0.1 mrad时的瞬态动力学分析,并给出了不同镜体结构下的计算结果比较.为便于处理有限元结果数据和光学表征参量的关系,在MATLAB环境下编写了统一数据处理程序.计算结果表明所设计的三种方案能够满足光学系统的性能要求.     

TEA CO2激光器的电极与放电研究

阐述了目前TEACO_2激光器几种常见电极的设计方法与结构,分别比较了它们的优缺点。用模拟电荷法计算了近似Rogowski电极和Chang电极的电场强度,将计算结果与各自放电实验图片作了对照和分析。计算与实验结果吻合,达到了均匀放电的效果,最后提出了改进建议。     

一种新的投影莫阿三维轮廓测试系统

基于投影莫阿原理,考虑到传统投影莫阿测试系统结构难以达到均匀光照,机械结构相移速度慢且重复精度低的缺点,设计出一种新的投影莫阿三维轮廓投影成像测试系统,利用计算机实时控制亮灭三个光源实现相移,大大提高了系统测试速度,相移重复精度好,采用垂直投影,双电荷耦合器件（CCD）倾斜成像机构,提高了光场的均匀性和可测物范围,该系统特点是测试速度快（全场测量：2s-8s),相移精度高,测量面积大（最大可为300mm*300mm),光强照明均匀,系统测量精度可达40um,详细分析系统关键技术,并给出具体实验结果,结果表明系统的设计原理是成功的,为大面积物体三维轮廓快速测量提供了一种有意义 的思路。     

连续面型高效率光分束器件的设计

阐述了用虚源法设计连续面型光栅分束器件的原理,提出了一种局部搜索遗传算法,并将其用于优化器件的性能。局部搜索遗传算法结合了局部搜索算法和遗传算法的优点,可以有效地克服遗传算法的“早熟收敛”现象,具有更强的全局收敛能力。用文中给出的方法可以得到具有较好均匀性的、高衍射效率的连续面型光栅分束器件。     

熔石英亚表面修复形貌对光场的调制

基于标量衍射理论, 计算了熔石英亚表面高斯型修复形貌对于光场的调制,用Matlab对结果进行了仿真并与实验结果进行了比较。所得结果表明,二者有较好的一致性, 一定尺度的高斯面型修复形貌会对光场产生调制,且调制度随光场传输位置变化,通过适当选择后续光学元件位置,可降低光场调制造成光学元件损伤的风险。     

大尺寸硅镜超光滑表面加工的面型控制

 使用机械-化学抛光法加工大尺寸单晶硅可获超光滑表面,但很难保证良好的面型。提出通过采用开圆孔并连续注入抛光剂的方法来避免抛光盘中心蜂窝眼的出现,可以保证得到良好的面型。最后实验达到较好的面型精度,PV值0.268λ,rms值0.065λ。