平行排列液晶器件的波前调制特性

设计了一种新型的平行排列液晶相位调制器(LC PM),可在纯相位的模式下进行相位调制,研究了液晶相位调制器的光学特性,理论上给予了分析．对畸变波前进行了调制,在1 cm2的校正面积上,调制后的准确度PV(peak to valley)值接近λ／15(λ=0.6328 μm),RMS(Root Means Square)可达到λ／100,斯特列尔比SR (Strehl Ratio)达到0.989．改变了传统的扭曲向列液晶器件难于进行纯相位调制和得到高准确度调制的缺点,达到了理想的效果.     

子孔径光学检测拼接准确度实验研究

实验研究了子孔径光学检测的拼接准确度.实验选取9个子孔径进行拼接,同时利用ZYGO干涉仪来测量子孔径和整个被检面的表面面形.实验发现,测量基准子孔径和整个被检面的时间间隔对子孔径拼接准确度的评价存在严重影响.为此,重点研究了产生影响的原因并提出了消除测量基准子孔径和整个被测面时间间隙影响的方法.最后,利用该方法研究了子孔径重叠面积对拼接准确度的影响.结果显示,当重叠面积比为7%时,PV和RMS的拼接误差分别为0.03λ(λ=632.8 nm) 和 0.01λ,并且重叠面积比和拼接准确度呈近似线性关系.     

Retinal axial focusing and multi-layer imaging with a liquid crystal adaptive optics camera

With the help of adaptive optics(AO) technology, cellular level imaging of living human retina can be achieved.Aiming to reduce distressing feelings and to avoid potential drug induced diseases, we attempted to image retina with dilated pupil and froze accommodation without drugs. An optimized liquid crystal adaptive optics camera was adopted for retinal imaging. A novel eye stared system was used for stimulating accommodation and fixating imaging area. Illumination sources and imaging camera kept linkage for focusing and imaging different layers. Four subjects with diverse degree of myopia were imaged. Based on the optical properties of the human eye, the eye stared system reduced the defocus to less than the typical ocular depth of focus. In this way, the illumination light can be projected on certain retina layer precisely.Since that the defocus had been compensated by the eye stared system, the adopted 512 × 512 liquid crystal spatial light modulator(LC-SLM) corrector provided the crucial spatial fidelity to fully compensate high-order aberrations. The Strehl ratio of a subject with-8 diopter myopia was improved to 0.78, which was nearly close to diffraction-limited imaging. By finely adjusting the axial displacement of illumination sources and imaging camera, cone photoreceptors, blood vessels and nerve fiber layer were clearly imaged successfully.     

人眼视网膜成像液晶自适应光学系统的优化设计

针对已有的人眼视网膜成像液晶自适应光学系统的不足,提出了新的优化设计方案.新设计的系统能对不同视度下的人眼进行高分辨率成像.新系统还采用了瞳孔监控装置和成像区域快速精确定位装置,并且采用了改进的消杂散光方法,能够使探测准确度和定位准确度得到保证.研究证明,该系统新的设计方案操作方便、灵活,便于推广使用.     

High precision Zernike modal gray map reconstruction for liquid crystal corrector

This paper proposes a new Zernike modal gray map reconstruction algorithm used in the nematic liquid crystal adaptive optics system. Firstly, the new modal algorithm is described. Secondly, a single loop correction experiment was conducted, and it showed that the modal method has a higher precision in gray map reconstruction than the widely used slope method. Finally, the contrast close-loop correction experiment was conducted to correct static aberration in the laboratory. The experimental results showed that the average peak to valley (PV) and root mean square (RMS) of the wavefront corrected by mode method were reduced from 2.501\lambda (\lambda =633~nm) and 0.610\lambda to 0.0334\lambda and 0.00845\lambda , respectively. The corrected PV and RMS were much smaller than those of 0.173\lambda and 0.048\lambda by slope method. The Strehl ratio and modulation transfer function of the system corrected by mode method were much closer to diffraction limit than with slope method. These results indicate that the mode method can take good advantage of the large number of pixels of the liquid crystal corrector to realize high correction precision.     

利用去湿现象制备图案化的离子刻蚀聚合物保护层

微米和纳米尺度的图案化表面的制备在微电子、光学、生物、化学和材料科学等领域具有重要的科学意义和应用价值 [1～ 3 ] .由于需要复杂昂贵的设备和苛刻的工作环境 ,光刻技术难以广泛应用于微电子以外的领域 ,因此 ,发展简单、便宜、适用于普通实验室 (尤其是化学实验室 )的表面图案化技术已成为一个涉及众多学科领域的课题 .在近年来不断涌现出来的物理、化学和生物的表面图案化技术 [4～ 6]中 ,最具代表性的是由 Whitesides等 [7]发明的以表面具有微观图案的聚二甲基硅氧烷 (PDMS)弹性体作为模具或印章的软光刻技术 .结合溶胶 -凝胶、…     

位相差值法测量大气湍流格林伍德频率

为了利用位相差值法实现大气湍流格林伍德频率的准确测量, 研究了位相差值法的有效性、哈特曼探测器采样点数和采样频率的选取方法。首先给出了位相差值法的基本原理和测量噪声去除方法, 然后分析了哈特曼探测器采样点数和格林伍德频率的统计平均次数对测量精度的影响, 结果显示, 当采样点数大于400、统计平均次数大于400时, 可以实现大气湍流格林伍德频率的准确测量。研究了测量噪声的影响, 结果表明:去除噪声后, 测量值的偏离误差从30%降低到0.6%。研究了算法的重复性精度, 得到测量值偏离量的RMS值为1.9 Hz, 占理论值的3%, 说明测量方法非常稳定。依据上述结果, 对8~108 Hz的湍流进行测量和分析, 结果显示, 当不考虑空气扰动时, 测量值与理论值基本一致。最后, 研究了哈特曼探测器采样频率和格林伍德频率之间的关系:哈特曼探测器的采样频率越高, 能够准确测量的格林伍德频率也越高, 并得到了定量的经验公式。上述结果表明, 在满足采样点数、采样频率以及统计平均次数等条件下, 位相差值法可以实现大气湍流格林伍德频率的准确测量。该研究工作为大气湍流的格林伍德频率测量提供了应用依据。     

液晶自适应光学视网膜校正成像技术研究

为了实现对人眼视网膜的高分辨率成像,解决偏振能量损失、成像视场小和普适性差等问题,对液晶自适应光学技术及其在人眼视网膜成像中的应用进行了研究。通过开环光路的设计方案,避免了闭环液晶自适应系统的偏振光能量损失;在光路中加入可变视场光阑,利用小视场照明进行波前探测、大视场照明进行像差校正和成像的方法扩大了成像视场;使用脉冲光照明的方案减小曝光量;通过偏振光照明提高能量利用率、等效无穷远视标配合补偿镜以及改进后的视标提高盯视稳定性等一系列方法,提高系统普适性。校正后成像的清晰度和对比度获得了明显提高;高分辨率眼底成像视场直径从200μm扩大到500μm;曝光量减小到原来的1/2~1/3;对前期难以获得清晰成像的样本,取得了效果良好的视网膜视觉细胞自适应图像。     

亚微米尺寸元件的离子束刻蚀制作

采用软光刻技术中的微接触印刷(μCP)技术、表面诱导的水蒸气冷凝、表面诱导的去湿行为,在金基底上制作出了亚微米的环状周期结构聚合物掩膜.通过对离子束刻蚀过程中各个参量对刻蚀元件的表面光洁度、轮廓保真度和线宽分辨的影响分析,结合掩膜的实际情况选择出了合适的离子束入射角、离子能量、束流密度和刻蚀时间等参量.依照这些参量刻蚀出了高质量的亚微米尺寸环状周期结构元件.通过对刻蚀出的元件的检测发现,刻出的元件表面光洁度、轮廓保真度和侧壁陡峭度都非常好.     

亚波长介质光栅的制作误差分析

利用严格耦合波理论（RCWA）分析了方向误差和面形误差对亚波长光栅衍射效率的影响. 通过分析发现,方向误差和图案边缘钝化对光栅的衍射效率影响不大,而刻蚀过程中由于侧壁倾斜而产生的面形误差对光栅的衍射效率影响非常大.在制作亚波长光栅时,可以通过选取合理的刻蚀系统或增大占空比的方法来避免基底型误差的出现.该结论对于制作亚波长光栅具有重要的指导作用.同时根据得出的结论,选用专门用于硅深刻蚀的等离子体辅助刻蚀系统制作出了红外30 μm亚波长抗反射光栅,检测结果显示,光栅沟槽侧壁陡峭且透过率和设计值吻合得比较好.