工作台各速度段激光直写二元图案

为了进一步提高直角坐标激光的直写效率,提出了一种扫描工作台各速度段进行激光直写二元图案的方法。该方法用扫描工作台的位置反馈脉冲同步触发激光束曝光光刻胶,实现像素点的理想位置曝光;而且依据扫描工作台的运动特性和匀速直写时各像素点获得的曝光量情况,对处于扫描工作台加、减速度段的像素点的曝光强度进行调制,保证需要曝光的像素点对应的每一个位移分辨力距离上所获的曝光量与扫描工作台匀速运动时相同,从而保证扫描工作台速度连续变化的情况下激光直写能获得预期的曝光效果。仿真实验表明:以5mm×5mm曝光图案为例,该方法所需的直写时间是传统只在匀速段直写的77.77%;同时配备的声光调制器由16位降为12位时,扫描工作台整个加速段直写产生的曝光量相对误差由0.4%上升为10%。     

激光直接写入系统中的光功率稳定控制

激光光功率控制对激光加工技术极为重要,本文介绍了在激光直写系统中用于光功率控制的声光调制器件并根据光强稳定度要求分析给出了调制器的结构参数和相关的控制电路。按控制原理及调制器参数设计并实现声光调制系统获得了好的光强控制效果。受控前Ｈｅ－Ｃｄ激光器输出光强稳定度的１５％,控制后一级衍射光光强稳定度达０．２％。     

激光显示中声光调制器的研究

激光显示系统中常采用高速宽带声光调制器调制激光光强,使衍射光束的光强随视频信号变化,系统要求调制器具有很快的响应速度和很高的衍射效率。采用熔石英作为声光介质,铌酸锂作为换能器,设计并制作出工作中心频率为180MHz,调制频率为32MHz,衍射效率达75%的高速宽带声光调制器。并设计了一套使激光光源和声光调制器相匹配的光学系统,在优化激光束聚焦的基础上提高调制速度。设计的高速声光调制器基本满足了激光显示的要求。     

新产品信息与动态

由上海远中高电分子辨仪力器直厂流研低制电的阻PC测36量系仪列直流电阻测量仪为电线电缆电性能试验的专用设备,是一种高灵敏度、高分辨力的直流低电阻测量仪表,主要特点是采用了高灵敏度低噪声的精密直流放大器,分辨力为0.1μV,在10A测量电流下,电阻测量分辨力为0.01μΩ,当被测电阻大于或等于10-5Ω时,仪表有4位以上的有效读数,可满足全系列电线电缆的测量要求。仪表还设置了倍率电流测量、反向电流测量、热电势平衡、被测导线温度校正等特殊功能。仪表基本参数为:测量范围:0.01μΩ~1999.9Ω,421位数字显示,准确度:0.05级,测量电流70.7…     

光电轴角编码器细分信号误差及精度分析

高分辨力光电编码器通常利用码盘精码两路正交的正、余弦信号,通过细分达到高分辨力.为使细分技术更加完善,本文对细分误差进行了专题研究.分别对信号直流分量误差、幅值误差、相位误差、谐波分量误差、噪声误差和量化误差等进行了数理分析,通过对细分误差的特性分析,得出了误差规律及其计算公式,形成了比较完整的光电编码器细分误差及精度分析的数理结果.结果表明,一般情况下细分精度在1.5％左右.文章指出,利用码盘精码通过细分提高分辨力,应在码盘选择、轴系设计、信号提取、电路设计、工艺调试等各个环节充分考虑细分误差的影响.研究结果可用于在产品设计时,合理进行误差分析与分配,预估产品的精度,为减小设计误差提供参考.     

液晶空间光调制器对真实人眼畸变波前的校正

基于液晶空间光调制器波前调制量大,像素密度高,驱动电压低等优点,用液晶空间光调制器作为校正眼像差的关键元件,研制了用于人眼畸变波前探测和校正的自适应光学系统.介绍了液晶空间光调制器的波前调制原理,利用ZYGO干涉仪测定了位相调制和灰度级的关系曲线.分别用Hartman-Shack波前探测器和高分辨率液晶空间光调制器探测和校正人眼的波前畸变,对近视5 m~(-1) (500度)的人眼进行了自适应校正实验.校正后,系统的波前误差为0.086λ PV和0.013λ RMS, 达到了系统的衍射极限,并可清晰地分辨眼底原来模糊的细胞.实验结果表明,液晶空间光调制器可以有效校正畸变波前,达到提高成像质量的目的.     

激光直写凹球面网栅的电控实现

凹球面网栅激光直写系统采用同心结构,应用调节角速度的控制算法以及周期纬线纬纬相交形成网栅的图形结构,确保激光直写光斑在不同的纬度以不同角速度扫描,始终保持线速度和曝光量恒定,实现了在凹球面上以恒定曝光量激光直写网栅。分析了网格周期、角速度和纬线弧长等关键参数,设计了控制程序。在通光孔径60 mm的普通玻璃凹球面上进行了多组激光直写试验,设定周期450~800 μm,线速度1~20 mm/s,经显影、定影后由微米级读数显微镜测得网格实际周期与设定周期误差在±3%以内,原子力显微镜测得线宽小于5 μm。结果表明:采用同心结构及稳光、调速控制保证凹球面网栅激光直写系统的曝光量不变,线条侧壁陡直、平行,具有较好的均匀性,满足了设计要求。     

基于电纺直写的图案化微纳结构喷印技术

研究了利用电纺直写技术进行图案化微纳结构可控喷印沉积的方法,该方法利用喷头与收集板之间的稳定直线射流来实现有序纳米纤维的直写制造。分析了电纺直写射流在静止收集板和移动收集板上的沉积行为;探究了工艺参数对电纺直写微纳结构定位误差的影响规律。实验显示:在内部应力和电荷排斥力的作用下,射流会产生弯曲螺旋从而引导纳米纤维在静止收集板上逐层叠加形成三维微结构;提高收集板运动速度可克服射流螺旋鞭动,获得无螺旋结构的直线纳米纤维。根据设计图形分别电纺直写了方波、多圈矩形纳米纤维图案,分析了直写图案尺寸与设计图案尺寸间的误差。结果显示:电纺直写纤维图案定位误差随着收集板运动速度、喷头至收集板距离、施加电压、收集板运动距离的升高而增加;优化实验条件和试验参数,电纺直写微纳结构定位误差可优于10μm。实验验证了微纳结构图案的精确喷印沉积有助于提高电纺直写技术的控制水平。     

磁悬浮高速转子基于位移刚度力超前前馈补偿的高精度自动平衡方法

磁悬浮转子高速旋转时产生与转速同频的不平衡振动,向外界传递振动力,干扰外部动力学环境。为消除同频不平衡振动力(即自动平衡),可采用消除同频电流与补偿位移刚度力相结合的轴承力消除方法,但磁轴承功放环节的低通特性使位移刚度力补偿存在误差,并降低系统稳定性,且上述影响随转速升高而显著增大。为增强自动平衡效果,提出一种基于位移刚度力超前前馈补偿的高精度自动平衡方法,在消除同频电流的同时,采用不平衡量—电流前馈以补偿同频位移刚度力,并引入功放的简化逆模型对前馈量进行超前校正,消除功放低通特性的影响。对该方法进行仿真和试验验证,仿真结果同频轴承力减小到无超前校正时的20%,试验结果同频振动加速度减小到无超前校正时的28%,验证了该方法的有效性。     

高分辨力光电轴角编码器分辨力和精度的检测

采用微动螺杆、斜面、正弦杠杆等四级缩小原理、产生标准的微量角，测量高分辨力光电轴角编码器的分辨力和细分误差，并用直接比较法测定编码器的测角精度和进行数据处理。     

直角坐标激光直写的动态曝光模型

在兼顾胶层的光吸收特性、直写光束的高斯分布特征以及直写光束与胶层相对运动的情况下,建立了直角坐标激光直写的动态曝光模型以有效预测线条的线宽和侧壁角.仿真实验表明:以恒值高斯光强曝光时,该模型与等效仿真条件下的Dill曝光模型仿真结果完全一致.进一步证明了该模型的有效性和正确性,解决了目前在激光直写中存在的只能预测线宽或在忽略光刻胶吸收作用的情况下粗略估计直写线条轮廓的问题.同时,基于该模型分别分析了直写光功率和直写速度对线条轮廓的影响机理,为优化激光直写工艺的加工参量提供了一种有效的分析途径.     

用于无模光刻的连续浮雕谐衍射透镜阵列设计

为了获得实时调焦写入以及高的系统分辨力和衍射效率,提出了一种基于连续浮雕谐衍射透镜阵列的无模光刻方法。该方法采用连续浮雕谐衍射透镜阵列作为无模光刻的物镜阵列,在兼顾系统分辨力和衍射效率基础上,由同一衍射透镜阵列实现聚焦写入和检焦;同时利用谐衍射透镜的深浮雕特性调制透镜的环带宽度,降低透镜的制作难度。在分析谐衍射透镜特点以及考虑激光直写制作工艺对连续深浮雕衍射聚焦特性影响的基础上,设计、制作并测试了设计波长为441.6nm,F数为7.5的连续浮雕谐衍射透镜阵列。测试结果表明,该阵列同时具有聚焦写入和检焦功能,且对写入激光和检焦激光的衍射效率均优于70%,有望改善无模光刻的制作质量。     

Laser output power stabilization for direct laser writing system by using an acousto-optic modulator

We present experimental results on the output power stabilization of an Ar(+) laser for a direct laser writing system (LWS). Instability of the laser output power in the LWS cause resolution fluctuations of being fabricated diffractive optical elements or computer-generated holograms. For the purpose of reducing the power fluctuations, we have constituted a feedback loop with an acousto-optic modulator, a photodetector, and a servo controller. In this system, we have achieved the stability of +/-0.20% for 12 min and the relative intensity noise level of 2.1 x 10(-7) Hz(-12) at 100 Hz. In addition, we applied our system to a 2 mW internal mirror He-Ne laser. As a consequence, we achieved the output power stability of +/-0.12% for 25 min.     

离轴反射式人眼视网膜成像自适应光学系统设计

为了实现活体人眼视网膜的高分辨率成像,设计了一套视网膜成像液晶自适应光学系统来校正人眼的动态变化像差。基于开环双波段模式,分别采用夏克-哈特曼波前传感器(SHWS)和基于硅基板上的液晶空间光调制器(LCOS-SLM)来探测和校正人眼以及系统的波前像差;且分别采用近红外波段(790nm)的超发光二极管和可见光波段(570nm)的激光器作为波前探测和校正成像光源。系统采用离轴反射式结构来提高光能利用率,减小色差。用ZEMAX对系统性能进行了分析,证明设计的系统能够达到衍射极限,MTF@30lp/mm为0.4(对应视网膜上4μm),MTF@50lp/mm为0.16(对应视网膜上2.5μm)。和闭环折射式系统相比,能量利用率提高1倍以上,且杂光和色差干扰小,成像对比度好。     

激光直写凹球面网栅的电控实现

凹球面网栅激光直写系统采用同心结构及稳光控制保证了光强不变,提出了周期纬线纬纬相交形成网栅的图形结构,应用调节角速度的控制算法,确保激光直写光斑在不同的纬度以不同角速度扫描,始终保持线速度和曝光量恒定,实现了在凹球面上以恒定曝光量激光直写网栅。分析了网格周期、角速度和纬线弧长等关键参数,设计了控制程序。在通光孔径60 mm的普通玻璃凹球面进行了多组激光直写试验,设定周期450 mm~800 mm,线速度1 mm /s ~20 mm/s,经显影、定影后由读数显微镜测得网格实际周期与设定周期误差在±3%以内,原子力显微镜测得线宽小于5 mm,线条侧壁陡直、平行,具有较好的均匀性,满足设计要求。     

Multichannel control system for an acousto-optical modulator of laser radiation based on direct digital synthesis of frequencies

A module of control of an acousto-optical modulator of laser radiation in a multifrequency mode on the basis of a multichannel synthesizer with direct digital synthesis of frequencies is described. Specific features of system operation during multichannel laser recording with controlled amplitude, phase, and frequency of the channels with automatic calibration of intensity in each channel are considered. Application of the system in a photoplotter for producing photomasks of printed circuit boards makes it possible to increase the resolution of the device and to improve stability and reproducibility of recording.     

基于飞秒激光的可运动微结构加工与旋转驱动

微驱动技术由于驱动方式的多样性和应用的广泛性,在近年来受到了越来越多的关注。本文提出一种利用飞秒激光同时实现微结构加工和旋转驱动的技术。利用双光子聚合加工直径20~30μm的微转子结构,然后结合空间光调制器调制出带有光学轨道角动量的光场,实现对微转子结构的旋转驱动,并获得了40 r/s的转动速率。详细介绍了利用飞秒激光直写技术加工可运动微转子结构的实验过程与优化参数,利用空间光调制器生成了不同拓扑荷的涡旋光,研究了其传播与聚焦特性,并用于驱动转子的顺、逆时针旋转运动。这种可控光学驱动技术在微流控、光镊技术、靶向药物运输、细胞动态行为等领域具有广阔的应用前景。