机械零件三维表面形貌测量与评定的研究

介绍了机械零件三维表面形貌的测量与评定,分析了激光干涉式位移传感器的光学原理和干涉条纹信号的细分方法.激光干涉式位移传感器的精度达到了5nm左右.另外,带计量系统的二维工作台也是整个测量系统的关键部分.因为采用了光栅尺作为二维工作台的计量系统,所以在表面形貌的测量过程中二维工作台在X和Y两个水平方向上都能获得精确的定位.     

激光干涉定位动态光刻金属反射光栅尺的研制

为了适应我国高精度精密机床,大型、重型机床和精密仪器制造等发展的需要,尽快采用世界先进技术——激光定位动态光刻,从而大量地高效率地制造高精度金属反射光栅尺。我们于一九七二年十月,组成了以工人为主体的激光干涉定位动态光刻金属反射光栅尺研制小组,在厂党委和研究所党支部的领导下,认     

支持亚波长结构光刻的紫外干涉光学头

设计了351 nm紫外光条件下支持亚波长结构干涉光刻的光学透镜组,数值孔径达到0.46,支持双光束最大干涉角度55°,该光学头理论上能光刻的最小结构周期为400 nm.研制了采用熔石英位相光栅作为分束元件的干涉光学头,在351 nm波长下,光刻了周期为450 nm的点阵结构,得到了尺寸约200 nm的凸点结构,实验结果表明,该光学头具有支持亚波长周期结构光刻的功能,是一种亚波长结构器件制造的重要技术手段.     

基于短脉冲激光束干涉的硅表面亚微米结构加工工艺

激光干涉加工是一种实现周期性微纳米结构制造的高效、低成本加工的新工艺。研究硅表面亚微米结构多激光束干涉加工工艺。分析多光束干涉光强分布的周期性分布特征,多光束干涉光强分布可在微小区域内获得高分辨率的光强分布,有利于高质量的周期性微结构的加工。采用基于二维位相光栅分束方法的四光束干涉试验系统,采用纳秒短脉冲激光束,以单晶硅材料为研究对象,进行多光束干涉试验。试验结果表明,采用四光束干涉,可在硅材料表明加工出周期性亚微米圆点锥状阵列结构,并且周期性规律与光强分布相同;结合短脉冲激光材料去除中熔化、汽化、直接汽化三个临界阈值,分析四光束干涉圆点阵列结构的形成机理;当脉冲数量增加时,圆点阵列高度增大并逐渐饱和,当脉冲数目较多时,在圆点顶部会产生由于表明张力引起熔池流动形成的微小圆粒。     

单体大尺寸高精度全息光栅制造技术综述

单体大尺寸高精度全息平面光栅是高端浸没式光刻机、惯性约束核聚变等高端装备和重大工程的核心器件,制造难度极高。本文综述了单体大尺寸高精度全息平面光栅的主要制造技术,介绍了基于单次大尺寸干涉光刻技术和干涉光刻步进拼接技术的单体大尺寸高精度全息平面光栅制造技术的研究进展以及存在的问题,并着重对基于扫描干涉光刻技术的单体大尺寸高精度全息光栅制造技术的研究进展进行论述。最后,总结了大尺寸高精度平面光栅制造技术——扫描干涉光刻技术的发展趋势。     

基于单色光干涉的光刻胶膜厚测量方法

针对传统的通过转速与光刻胶膜厚的关系来大致判断膜厚范围的问题,研究了基于单色光干涉的光刻胶膜厚测量方法。基于光刻胶的基本特性,将油膜的膜厚测量方法应用在光刻胶上。基于薄膜干涉原理进行系统的光路设计以及光刻胶膜厚测量平台的设计。进行了干涉条纹自动计数算法的研究以及基于单色光干涉的相对光强原理的研究。最后搭建硬件系统和软件系统,对干涉条纹自动计数算法与单色光干涉的膜厚测量方法进行实验验证与分析,实现了光刻胶膜厚的快速精确测量。     

基于闪耀光栅图形化实现高分辨率干涉光刻

为提高图形化干涉光刻质量,提出了基于闪耀光栅的图形化干涉光刻(PIIL)系统,并对该系统所采用的光学原理和实现方法进行了研究。首先,分析了图形化干涉光刻系统的光场特性,阐述了其分辨率提升的原理。讨论了光学系统带宽和图案分布对光刻图形质量的影响,给出了图形质量控制的工艺方法。其次,提出了一种新型的图形化干涉光刻方法,该方法采用闪耀光栅作为衍射分光器件,实现了位相和振幅的一体化调制。采用数值计算方法模拟了闪耀光栅的衍射特性和像面光场分布,讨论了闪耀光栅的优化设计方法,获得了高达92.3%的±1级衍射效率。最后,基于数字微镜器件(DMD)和微缩成像光路设计开发了图形化干涉光刻系统,实验获得了像素化的点阵图形和质量明显改善的光刻图像,验证了该方法对任意图形的适用性。     

激光干涉测长系统中导轨——床身系统的二维动刚度实验研究

实践表明,激光干涉测长系统中的导轨—床身系统的动刚度对其测量精度有重大影响,但由于缺乏可靠、高精度的测量方法而往往未能在设计中,或使用中,予以避免或补偿。本文提出了一种采用双路激光干涉仪测试方法,成功地测量了三层结构的导轨—床身系统的二维动刚度。文中介绍了它的原理及装置,并对最终的测量结果进行了讨论。     

基于SolidWorks的行星轮组三维建模与装配设计

根据设计方案要求设计一组行星轮组,通过AutoCAD2007来完成符合GB的二维零件图和装配图。二维CAD系统的共同特点是作图方便准确,方法简单,但是难以表达复杂物体结构,无法进行必要的物理分析和装配干涉检查。     

干涉型激光直写制作光学可变图像的优化方法

分析了用干涉型激光直写技术制作光学可变图像的优点，为达到最佳图像质量和最短运行时间，针对不同类型的图像提出光刻轨迹按光栅取向连续曝光和控制光电开关的通断不连续曝光的两种优化运行式，并给出了实验比较结果。     

集成化柔性激光加工系统的误差检测及其补偿

基于集成化柔性激光加工系统的特殊框架结构和为满足测量及加工精度要求，针对加工系统的整个框架和机器人腕部分别建立了相应的误差补偿几何模型。利用三维激光跟踪干涉仪对激光加工系统进行了检测，并根据检测结果结合相对应的补偿模型对系统进行了实时软件误差补偿。测量和加工试验及干涉仪的检测结果显示所建误差补偿模型合理，系统满足测量和激光加工的精度要求。     

Aspherical Lens Design Using Computational Lithography

Optical lithography is often applied to fabricate three-dimensional (3D) patterns because of its capability on the scale of optical wavelengths. An aligner, a laser writer, and a stepper with an optical projection system are used as the exposure tool. The focusing capability must enable exposure of step heights of ≥50 μm, which is normally achieved using an optical projection system with a large focal depth. Recently, a projection lens was developed that can produce a variable step height using an adjustable numerical aperture, which has led to the fabrication of micro-lens arrays (MLAs) with step heights as high as 100 μm. These MLAs are used in various fields but mostly only as condensing lenses. However, wider applications await the realization of optical aberration reduction. The introduction of aspherical lenses would be a major step in this direction; however, aspherical lenses are difficult to produce because of the limitations in processing and polishing the aspherical surfaces of optical elements made of glass. Alternatively, the fabrication of 3D patterns using optical lithography involves a photomask whose optical density distribution corresponds to the 3D profile after exposure and development. A density distribution corresponding to the desired 3D shape can be achieved using a computer to control the dot density of a microdot mask pattern. In this study, we present a design method for low-aberration aspherical MLAs that satisfies the Rayleigh standard using computational lithography.     

Microstructuring of optical surfaces: Technology and device for direct laser writing of diffractive structures

Results of development and testing of a scanning system of interference lithography are presented. The system is designed to form diffractive microstructures consisting of microgratings with a specified orientation, a size of 5–10 µm, and a period ranging from 0.6 to 1.5 µm. The total writing field of the system is 300 × 300 mm. The system is used to study direct laser writing of microgratings on chromium and amorphous silicon films applied by the method of magnetron sputtering onto the glass substrate surfaces. The device and technology of direct writing of microgratings can be further used to form antireflective subwave coatings of optical elements and graphical microstructured identification marks for product protection and also to manufacture diffractive attenuators of laser radiation.     

准分子激光深层光刻蚀在 LIGA 工艺中的应用

介绍了一种用于准分子激光深层光刻实验装置的设计,并将该装置成功地应用于LIGA工艺的深层光刻中,光刻实验表明准分子激光层光刻具有很大的实用意义。     

大时间热响应常数投影物镜超高精度温度控制

为满足高分辨率光刻机控制大时间热响应常数投影物镜温度时响应速度和超高精度的要求,设计了前馈—串级水冷投影物镜温控系统。该系统以物镜为主控对象、冷却循环水为副控对象。针对物镜的慢动态温度变化特征,采用模型预测控制作为外环主控制算法;针对冷却水远传回路的纯时滞特性,采用带Smith预估器的PID控制作为内环副控制算法;为解决光刻机在不同工况下激光光路对物镜温度的严重扰动,引入前馈补偿控制激光热扰动。最后,在不同控制结构和热干扰条件下,进行了模拟物镜温度控制实验。结果显示,物镜温度稳态误差曲线在±0.01 ℃内波动。实验证明该系统极大地提高了物镜的温度收敛速度,具有较强的抗干扰能力,能满足物镜的超高精度温度控制要求。     

立体光造形技术与数控机床组成快速成形系统

介绍了激光快速成形(RP)技术之一的立体光造形技术，分析了以立体光造形技术和数控机床为基础的经济型快速成型系统的工作原理，提出了在实际生产和科研中的应用。     

原子光刻中的原子沉积数值模拟

近年来,有关原子光刻的实验研究得到了快速发展,并取得了一系列重大的实验进展。在原子光刻中,对不同原子在各种条件下的沉积过程的研究是具有非常重要的意义的。现利用有限差分法求解光与原子作用的薛定谔方程分析了激光功率、失谐量、腰斑大小以及原子纵向速度对汇聚效果的影响,总结了一些原子在驻波场中各项参数对沉积效果的影响。     

干涉条纹相位锁定系统

干涉曝光系统中干涉条纹的相位漂移会导致曝光对比度降低,为了有效抑制相位漂移,利用声光调制器对干涉光频率进行实时调制。分析了条纹漂移的特点,指出了主要干扰源是0~5 Hz的空气扰动。应用数值分析法得到了条纹漂移量与曝光对比度的关系曲线,并以此为依据提出了条纹锁定精度的目标值。针对所要达到的锁定精度,给出了系统硬件的选型方法,搭建了基于RTX的干涉条纹相位锁定系统。利用闭环辨识的方法得到了系统的参数模型,完成了反馈控制器的设计,最终实现了实时锁定条纹相位的功能。实验结果表明,在400Hz的控制频率下,干涉锁定系统能够有效抑制0~5Hz的低频扰动,干涉条纹相位漂移的3σ值可以控制在±0.04个条纹周期内,满足干涉光刻的曝光对比度要求。     

Laser interference microscopy of amphibian erythrocytes: impact of cell volume and refractive index

This study examined the action of anisosmotic media on the volume of nucleated erythrocytes isolated from Rana temporaria. Elevation of medium osmolarity from 100 to 345 mOsm resulted in attenuation of mean cell volume by more than 3-fold, estimated by hematocrit measurement. By contrast to this 'classic' erythrocyte volume evaluation technique, we did not observe any significant cell volume modulation by examining the 3D reconstruction of erythrocyte interference images obtained by laser interference microscopy. Comparative analysis of mean cell volume, phase height and cell area appraised by laser interference microscopy showed that the lack of visible alterations of phase image geometry was caused by sharp elevation of the average refractive index of the cytoplasm in shrunken cells. Thus, our results show for the first time that laser interference microscopy in combination with a direct method for cell volume measurement may be employed for estimation of the refractory index of intracellular milieu and for assessment of changes of physical chemical properties of the cytoplasm evoked by diverse stimuli including osmotic stress.