穆勒椭偏标定方法中LM算法研究

依据穆勒椭偏测量方法中偏振光的传输方式,提出了一种椭偏系统中光学元件参数的定标方法。通过建立出射光强关于起偏器和检偏器透光轴方位角、旋转补偿器方位角和相位延迟的非线性最小二乘模型,用列文伯格?马夸尔特（Levenberg-Marquardt,LM）算法对初始参数进行迭代。求解出光学元件参数的精确值,从而实现对元件的定标。通过仿真实验,利用已知穆勒（Mueller）矩阵且标定值为(24.90±0.30) nm的SiO₂/Si标准样片,基于LM算法迭代计算光强值的残差平方和。实验可得当迭代次数为50次时,残差平方和收敛到最小值0.24;与传统多点标定法进行对比试验,验证了基于LM算法求解光学参数的可行性;用标定值为(91.21±0.36) nm的SiO₂/Si标准样片进行验证,得到膜厚的计算值为91.53 nm,相对误差为0.35%。结果表明:在穆勒椭偏系统参数标定中,LM算法具有收敛速度快,计算精度高等优点。     

椭偏仪的研究进展

主要介绍了椭偏仪的测量原理,比较了不同结构的椭偏仪,并根据具体应用需求介绍了椭偏光谱仪、红外椭偏光谱仪、成像椭偏仪和广义椭偏仪,分析了椭偏仪的数据处理过程,最后展望了椭偏仪的发展趋势.     

椭偏仪数据处理及误差修正

提出了一套对椭偏仪的测量误差进行有效修正的方案,设计了一个Windows版的椭偏仪测厚数据处理软件,并在该软件中嵌入了对测量数据的误差进行修正的方法,使椭偏仪的最终测量结果更加精确。制作了30片厚度梯度分布的标准样片（厚度20nm～1μm）,用于从“软”、“硬”件两个方面对椭偏仪进行误差修正,使最终的误差小于1％。本文所提出的修正方案具有一定的普适性、实用性。     

椭偏仪测试数据处理的Windows软件的开发

本文提出了一种在Windows环境中用面向对象的类库OWL构造数据处理系统的方法，建成了数据处理系统的一系列子类，讨论了程序设计中的关键问题，并以此方法实现了基于Windows环境的椭偏仪数据处理系统。     

基于弹光调制的椭偏测量驱动电路系统设计

随着椭偏测量技术的发展,对椭偏测量速度、测量范围有了更高的要求。针对传统的双旋转补偿器测量方法受限于机械限制,调制频率低的问题。采用弹光调制技术,利用调制器的快轴旋转取代传统的旋转补偿器,设计了一种基于LC谐振放大的双驱动电路,利用现场可编程门阵列（FPGA）实现对弹光调制器（PEM）的高速驱动控制。根据弹光调制驱动控制要求对电路设计思路和方法进行了详细分析。通过仿真和实验结果表明,所设计的电路系统输出频率能稳定控制在60 kHz,幅值能达到430 VPP以上,满足PEM快轴高速稳定驱动的需求。     

杂质分布的红外光谱椭偏分析方法

在半导体工艺中,掺杂杂质类型、浓度及结深的改变都会引起不同频率的红外光谱,介绍了一种通过红外椭偏仪测量浅结杂质分布的方法。利用Drude方程将Si中不同掺杂与其引起的光学常量的变化对应起来,通过红外椭偏分量Ψ和Δ的测量及模型拟合来测定半导体中载流子的浓度分布。并建立高斯渐变层模型,即将离子注入退火后的非均匀掺杂层分成n小层,各层载流子浓度之间符合高斯分布,且每一层载流子浓度可以用Drude方程来描述。测量采用了可变角度的红外光谱椭偏仪,该测量方法具有非接触性、非破坏性的优点,测量快捷方便。     

利用调制式椭偏仪测量薄膜电光系数

利用调制式的椭偏仪测量了掺镧锆钛酸铅PLZT薄膜的电光系数．首先用反射椭偏测量的方法得到薄膜的折射率(n)和厚度(d),然后利用透射椭偏在线测量的功能,在样品上加电场(E),得到薄膜的折射率的改变8n．最后用测量得到的厚度,折射率以及折射率的改变来计算薄膜的电光系数．该仪器的灵敏度很高,很适合较薄的膜层材料电光性质的测量．     

自动椭偏仪及其在LCD膜系测量中的应用

简要介绍了椭圆偏振测量术的基本原理,并对自动椭偏仪进行了介绍。由于自动椭偏仪具有无损探测、测量准确度高和测量迅速等特点,它非常适合用于LCD薄膜系统光学性质的在线测量。     

斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的条件数评价研究

斯托克斯椭偏仪一般使用定标的方法来测量其仪器矩阵,其仪器矩阵的优劣直接影响了被测光线斯托克斯参量的精确度与稳定度,从而影响了被测薄膜的厚度、折射率及消光系数等光学参数的精确度与稳定度。文章以椭偏参数总偏差为评价函数,分析了条件数大小与斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的优劣关系,并从实验上证明了条件数较大时,仪器矩阵较差,测量结果偏差大;条件数较小时,仪器矩阵较优,测量结果较佳。     

45°双驱动弹光调制高速椭偏测量方法

为解决传统机械旋转补偿器型椭偏仪测量速度较慢问题,提出一种电驱动的双弹光调制的高速椭偏测量方法。通过理论分析并仿真研究45°双驱动弹光调制器工作在纯行波模式下的调制方式。结果发现,当双驱动弹光调制器工作在纯行波模式可实现快轴方向的高速周期性旋转,且相位延迟量为常量。结合椭偏原理,详细研究一种基于双驱动弹光调制的高速椭偏测量理论模型,结果表明,该模型光学周期<10μs,用于实际可真正实现超高速偏光调制。通过研究,有望解决半导体集成电路,微电子和光伏电池等生产过程中薄膜超高速检测难题,对薄膜在线检测、瞬态变化测量具有重要意义和学术价值。     

音圈电机激光扫描器的线性扫描控制

建立了音圈电机驱动的激光扫描器的模型并进行了参数辨识。由于音圈电机驱动的激光扫描器反馈回路的高频噪声较大,利用光电精密跟踪的传统方法,如改进型PID控制算法,以及理想闭环特性(最佳二阶特性)的逆向设计方法,系统并不能稳定工作,易振荡。分析了造成振荡的原因,采用前馈复合控制方法,避开了振荡因子同时又减小了稳态误差,解决了稳态误差和振荡的矛盾。结合反馈回路噪声大的特点,将滤波器加入反馈回路中,使激光扫描器不仅能稳定工作,消除了扫描时候的抖动,同时减少了线性扫描时候的磁滞现象。     

静止同步补偿器及其控制系统研究

随着科技水平的发展,电气设备已经深入到生产和生活的各个领域,人们对电能质量也提出了越来越高的要求.本文在分析电力系统无功产生原因及静止同步补偿器工作原理的基础上,设计了无功检测电路、静止同步补偿器控制电路和控制系统的软件程序.通过分析可得:系统具有电信号采集、频率计算、补偿角计算和无功输出实时调节的功能,可以根据电网要求进行无功补偿,保证电网的稳定、安全的运行.     

激光脉冲驱动下双腔耦合系统的动力学特性

在外加激光控制下,研究了含有两能级量子比特的双腔耦合系统的动力学行为.基于系统的相互作用哈密顿量,得出了系统量子态激发概率的解析解.通过数值模拟讨论了3种特定情况下系统的动力学特性:外加脉冲与腔场发生近共振、比特与腔模大失谐条件下,腔模的最大激发概率小于0.07,腔模处于非激发状态,比特的激发概率出现瞬时衰减;比特与腔模强耦合条件下,腔模的激发概率近似0.5,腔模处于半激发状态,比特的激发概率出现高频振荡;腔场之间大跳跃条件下,腔模的最大激发概率小于0.07,腔模处于非激发状态,比特的激发概率出现高频振荡.     

A deadzone compensator of a DC motor system using fuzzy logiccontrol

A deadzone compensator is designed for a DC motor system using a fuzzy logic controller. The classification property of fuzzy logic systems makes them a natural candidate for the rejection of errors induced by the deadzone, which has regions in which it behaves differently. A tuning algorithm is given for the fuzzy logic parameters, so that the deadzone compensation scheme becomes adaptive, guaranteeing small tracking errors and bounded parameter estimates. Formal nonlinear stability proofs are given to show that the tracking error is small. The fuzzy logic deadzone compensator is implemented on a DC motor system to show its efficacy     

轮毂电机驱动电动汽车转向性能控制研究

文中研究分布式后轮轮毂驱动电动汽车转向控制特性。首先建立驱动电机和车辆动力学模型,分析简化的动力学模型和非简化动力学模型在不同转角和速度时的输入输出特性。将整车动力学模型、两个轮毂电机的机电特性模型集成起来,形成两层三环节的控制。外层进行行驶速度反馈控制,内层进行两个电机转速的反馈控制,外层的总行驶速度经过速度分配,作为内层两个电机转速的输入分别控制两个驱动电机,车轮的转矩作为电机的负载转矩输入。最后对三种模型在两种转角变化工况下的动力学响应进行对比分析。     

一种单面双L型异向介质的设计及分析

针对目前已有的异向介质带宽窄,结构复杂的缺点,设计了一种工作在Ku波段的单面双L型异向介质结构。通过采用电磁仿真方法,建立平面电磁波垂直入射异向介质平板的模型,并提取其传输和反射数据;借助MATLAB工具,根据NRW（Niconlson－Ross－Weir）方法从中提取出该新型结构的等效介电常数和等效磁导率。仿真结果表明,这种单面双"L"型的结构在频段为14．2~15．9 GHz的等效介电常数与等效磁导率同时为负,其有效绝对带宽1．9 GHz;在11~17 GHz频段内的有效相对带宽为31．7%。因为这种异向介质结构在特定工作频率下电磁参数同时为负值,并且通过计算频率为15 GHz时的电磁波的相速为－2×107 m/s,验证了该异向介质的结构具有后向波特性。这种结构具有便于制造及可控两大优势,具有很大的应用前景。     

基于ARM的全数字双闭环无刷直流电动机控制系统设计

针对直流电动机机械换相器和电刷等部件所固有的缺陷,介绍了一种基于ARM的电流、转速双闭环的无刷直流电动机控制系统设计方案,着重介绍了控制系统原理、系统整体构成、硬件各个模块及电机换相控制程序的设计方法。该设计方案能有效解决直流电机固有的机械换相器和电刷导致了电机容量有限、噪音大、容易产生火花和可靠性差等缺点。实验表明,该系统具有较好的控制可靠性、良好的动态性能及稳定性。     

双层膜椭偏数据处理的新算法

为了准确测量双层透明膜,有效地结合了模拟退火法和单纯形法的优点,提出一种模拟退火-单纯形混合算法来处理双层透明膜的椭偏数据。在单波长测量时,仅测量1组椭偏参量,可以求解双层透明膜任意两个参量;测量两组以上椭偏参量,可以同时反演双层透明膜4个参量,求解薄膜折射率和厚度精度分别达到0.0002和0.07nm。结果表明,模拟退火-单纯形混合算法反演双层透明膜参量是可行和可靠的,且有较强的样品适应性。该算法适合于单波长椭偏仪对双层及多层膜的反演及实际测量。     

步进电机控制系统设计

基于步进电机原理和单片机控制技术,进行了步进电机控制系统的硬件和软件设计。系统采用离散方法实现了精确控制步进电机的目的。单片机采用STC12C5624AD。在单片机与步进电机之间选用SH2034M型号步进电机驱动器。并在步进电机的转子上安装了霍尔位置传感器实现了步进电机控制系统的闭环控制。在软件上给出了步进电机加减速速度控制算法流程图。实验表明所设计的控制系统具有控制精度高,稳定性好等优点,可应用于无人机器人系统中。