SU-8环氧树脂的分离实验研究

为分析和解决商业用SU-8胶在355 nm波长的吸收性和后烘缩胶等问题,先采用柱层析对SU-8环氧树脂进行分离,然后进一步用高压液相色谱-尺寸排阻色谱法对SU-8环氧树脂进行分离和分析。结果表明,SU-8环氧树脂包括SU-1,SU-2,SU-4,SU-6和SU-8多种组分及其它杂质,分子量分布在100-100 000的范围。根据分析结果,研究了上述问题出现的原因,并配制了性能优化的SU-8光刻胶,结合全息光刻技术制作了三维光子晶体。     

Zernike多项式波面拟合精度研究

光学表面检测的绝大多数情况中,被测光学表面或光学系统的出射波面总是趋于光滑且连续的,这样的波面函数一定可以表示成一个完备的基底函数的线性组合。因此常用Zernike多项式作为基底函数对测量得到的离散数据进行拟合,把实际波面或面形表示为Zernike多项式各项的线性组合。文中研究了Zernike多项式阶数对拟合精度的影响,以及采样点数对拟合精度的影响。得出Zernike多项式拟合波面并非阶数越高越好,阶数过高会使拟合结果出现病态。因此拟合波面要选择合适阶数的Zernike多项式。当多项式阶数选定时,采样点数多有利于提高拟合精度,但采样点的多少并不是提高拟合精度的先决条件。     

微反射镜阵列在光束整形中的应用

在激光的实际应用中,需要利用光束整形技术将激光器的输出光束调制为期望的光强分布。微机电系统的发展为光束整形提供了一种解决方案。采用微反射镜阵列,实现了激光光束的整形。基于随机化的思想提出了相应的算法,分析了算法在不同单元数目和不同噪声水平下的表现,为实际应用提供了有价值的参考依据。最后,建立了实际的光路模型,进行了光线追迹,给出单模高斯光束以及考虑噪声情况下的仿真结果。分析结果表明,使用微反射镜阵列可以有效地实现不同输入下的激光光束整形,并且具有极大的灵活性,为光束整形提供了一种新的手段。     

电光调制技术在光刻对准中的应用

介绍了投影光刻机离轴对准系统的结构和相位探测的原理，详细讨论了电光相位调制技术抑制杂散光的机理，并分析比较了有无杂散光对光刻对准精度的影响。结果表明，使用电光调制技术可有效提高投影光刻的对准精度。     

极紫外投影光刻物镜设计

极紫外投影光刻用14 nm波长的电磁辐射,可以在实现高分辨率的同时保持相对较大的焦深,有希望成为制造超大规模集成电路的下一代光刻技术.极紫外投影光刻工作于步进扫描方式,采用全反射、无遮拦、缩小的环形视场投影系统.无遮拦投影系统的初始结构设计困难且重要.介绍了一种近轴搜索方法,该方法引入了像方远心、物方准远心、固定放大率、Petzval条件和物像共轭关系等约束,通过计算确定第一面反射镜、最后一面反射镜、光阑所在反射镜的曲率,以及物距和像距.编写了近轴搜索程序,搜索出仞始结构.从初始结构出发,优化得到两套物镜,一套由四反射镜组成的系统,数值孔径0.1,像方视场26 mm× 1 mm,畸变10 nm,分辨率优于6000 cycle/mm.一套系统由六反射镜组成,数值孔径0.25,像方视场26 mm×1 mm,畸变3 nm,分辨率优于18000 cycle/mm.     

中波红外成像无热化光学系统设计

介绍了温度变化对红外光学系统的影响和红外光学系统无热化设计的常用方法。应用CODE-V光学设计软件设计了一个工作于中红外光谱波段的折射式全球面镜无热化光学系统,采用锗、硅和硒化锌3种光学材料,系统镜间材料为铝合金。设计结果表明:在-40℃～+65℃温度范围内,光学系统的成像质量接近衍射极限,且光学系统的出瞳与光栏重合,具有结构简单、体积小、质量轻、成本低等优点,可应用于空间红外光学系统。     

EM框架下实现被动测距的状态估计和参数学习

在红外成像跟踪系统中,通常仅能测量目标的角度信息,不能直接测量目标与观测站间的距离。研究了基于红外成像系统的被动测距技术,首先利用状态空间模型的分析方法建立被动测距的状态估计和参数学习的混合估计模型,然后介绍EM的基本原理和参数的最大似然估计。EM算法的E步利用粒子滤波和粒子平滑器来完成,实现被动测距的状态估计;M步利用梯度搜索的方法来求解参数。被动测距是一个带有未知参数的非线性系统的状态估计,文中利用状态估计与参数学习的状态空间模型来描述,并利用EM法来求解,为被动测距的求解提供了一条新的途径。模拟实验表明,基于粒子滤波和梯度搜索的EM方法能同时完成被动测距的状态估计和参数学习。     

具有变视场性能的中红外光谱系统设计与研究

为了用同一设备对目标在中红外光谱段同时实现跟踪和捕获,针对像元尺寸为15μm×15μm的新型大面阵640×512红外探测器,设计了一套大面阵中红外光谱变视场探测成像系统,系统光谱范围为3.7~4.8μm,F数为4.0,窄视场为0.45°,宽视场为0.90°,通过利用机械机构在窄视场结构中切入两片透镜实现宽视场结构,应用二次成像技术不仅有效减小了前固定组透镜口径,而且实现了100%冷光阑匹配,减小了进入红外探测器的杂光。该系统仅采用了锗和硅两种常用的红外材料,为了有效校正系统的轴外像差和高级像差,并保证变视场系统两种结构的齐焦性,系统应用了非球面技术。设计结果表明,奈奎斯特频率33lp·mm-1处,系统的窄视场和宽视场的传递函数值均优于0.2,所有视场畸变均小于0.5%,具有优良的成像性能。在极端温度-35~55℃范围时,该大面阵中红外光谱变视场探测成像系统窄视场结构和宽视场结构的成像质量变化不大,满足使用要求。     

光学元件面形误差的光滑延展算法

在离子束抛光工艺中,为了提高驻留时间求解算法在工件边缘处的求解精度,需要对原始面形误差数据进行有界光滑延展。推导并提出了一种基于高斯曲线的曲面延展算法,该算法利用了高斯函数的有界性、光滑性和参数连续性。将该曲面延展算法应用于带有高频噪声的面形误差工件的驻留时间求解过程中,驻留时间算法在光学元件边缘处的残余误差得到了抑制,使得驻留时间算法在整个通光口径内的收敛率达到了97%（RMS）。这表明基于高斯曲线的曲面光滑延展算法能实现光学元件面形误差的光滑延展,并具有良好的抗噪声干扰能力,改善了驻留时间算法的求解精度。     

折反射中波红外探测无热化成像系统设计分析

系统研究分析了红外光学系统中各个光学参数随温度变化的影响情况,根据红外硫系光学材料折射率温度系数较小的特点,并结合折反射结构良好的消热差特性,应用Code-v光学设计软件设计了一种折反式中波红外探测无热化成像系统,系统工作波段为3.7～4.8 m,焦距为109.7 mm,全视场角为6.4,F/#为2.0,满足100%冷光阑效率,采用锗、硫化锌和硫系玻璃AMTIR1三种红外材料,设计结果表明,该系统在低温-40 ℃、高温60 ℃时的成像质量和常温20 ℃的成像质量变化不大,取得了良好的成像性能,可匹配像元尺寸为30 m,像元数320256的凝视型焦平面阵列中波红外探测器。