基于DMD高分辨率激光直写系统设计与实现

提出了利用数字微反射镜(DMD)实现高分辨率高速度光刻图像的方法,通过对激光直写系统Holomaker-Ⅲ-B光路的改装,将DMD代替原来的方孔作为光调制器,把DMD上的图像成像在光刻胶板上,得到一个缩小倍率的高质量的任意光斑图形.此系统分辨率能够达到6000DPI,能够制作出高质量的光变图像,例如2D图像,2D/3D图像,3D图像以及各种精密的微刻图像和文字,并给出了实验结果.     

激光直写技术应用于烫金箔隐形图像上的研制

用电子束逐行扫描方法刻蚀衍射光学元件的浮雕结构精度高而速度低。提出了一种采用逐点激光直写浮雕位相结构方法来产生具有隐形图像反射二元整形元件,指出用方点光刻位相结构有利于衍射效率的提高。在激光烫金箔上制作具有隐形图像功能的二元整形位相结构,再现图像的 1级衍射效率可达12％—21％,给出了实验结果。     

点阵光栅全息图的研究

作者根据衍射光栅的原理讨论了点阵光栅全息图的产生和重现衍射效率,重现色彩以及视觉效果。根据理论结果,作者装备了一套简化的,能制作出丰富色彩的点阵光栅全息图的实验系统。为了增强点阵光栅全息图的闪耀效果和获得奇妙的动态视觉效果,作者在实验中采用了两项特有的单元技术,即光斑整形和像元移位。     

双、单光束互换光学头方光斑激光直写系统设计

设计了一种具有方形光斑的新型激光直写系统，用双远心投影透镜组获得方形光斑并以逐点光刻模式运行，改善了衍射图形光刻质量，提高了系统运行效率。该系统具有双、单光束互换功能，双光束干涉用于衍射光变图像的直写，单光束进行二元衍射元件的光刻，实现了不同特性的衍射器件输出，从而解决了在同一幅光刻胶干板上同时进行具有微米量级干涉条纹的衍射光变图像和二元相位图形的直写问题。双光束干涉调制的衍射图像分辨率达到2540dpi，方光束点尺寸为5～20μm。给出了光变衍射图像和两台阶二元相位编码图形的制作结果。     

一种制做点阵全息图的优化算法

本文提出用于制做点阵全息图的优化算法。该算法可以自动优化光刻图案的寻找范围,节省计算机在寻找光刻像素时的运算时间。根据该算法编制的点阵全息图制做系统控制软件能令系统在完成一个像素的光刻后迅速寻找出下一个光刻过程耗时最短像素,从而有效地提高了系统的工作效率。     

大点阵数二维Dammann光栅的制作与研究

报道了我们制作的二维Ｄａｍｍａｎｎ光栅──６５×６５大点阵光栅的实验方法和研究结果。在氮化硅膜上进行光栅图形的光刻和反应离子刻蚀，成功研制出６５×６５等光强分束Ｄａｍｍａｎｎ光栅。     

一种激光直写式光刻光路系统

针对曲面栅网器件的光刻工艺,提出了一种可动态调焦的激光直写式光刻系统,该系统将紫外激光器的光束经过整形扩束、动态z向调焦、x/y振镜、聚焦等单元使器件上相应位置涂覆的光刻胶直接感光,再经过显影、刻蚀等工艺直接制作出相应器件. 它可以应用到一些精度要求不太高的平面或非平面器件的光刻加工工艺, 取代传统的使用掩模版的光刻工艺或其它的加工工艺.     

用于二元光学器件制作的激光直写系统

通过双远心成像光路，激光直写（LDW）系统SVG—LDW 04把液晶空间光调制器（LCD-SLM）上的光斑直接成像在光刻胶板上，得到高质量的光斑图形。放置在SLM的共轭面上的CCD成像调焦装置能够实时地在监控像面质量。控制SLM的输入图形、曝光量（刻蚀深度）及系统的运行方式，LDW系统能够制作不同特性的二元衍射光学元件。给出了典型的（2台阶、4台阶）位相衍射器件制作的实验结果。     

一种新型PCB数字光刻投影成像技术

为了满足微米量级印刷电路板(PCB)光刻的需求,提出了一种新型PCB数字光刻投影成像技术。利用ZEMAX光学设计软件设计并优化了双高斯结构型光刻投影物镜。该物镜具有双远心结构,可以避免数字微反射镜(DMD)偏转产生离焦,分辨率可达13.68 mm,数值孔径NA=0.045,焦深为200 mm,严格控制像面畸变量小于0.03%。采用DMD多光束倾斜扫描技术,将DMD旋转一定的角度,利用曝光点的位置与光斑重叠积分能量的多少,形成更小的像素尺寸,提高了网格精度。基于该投影成像技术进行了光刻实验,实验结果证实了该投影成像技术的可行性,通过控制网格精度既能实现整数像素以外的线宽又能提高图像的分辨率和光刻效率。     

基于衍射光栅和空间光调制器的点阵全息光刻方法

讨论了现有各种点阵全息光刻系统的基本原理。提出了一种基于衍射光栅和空间光调制器数字微反射器(DMD)的点阵全息光刻系统和方法。实现了飞行曝光加工方式,相比现有的步进曝光方式,其加工效率和定位精度获得了大幅度的提升。基于频域分析理论讨论了影响所述光刻系统的分辨率、图形质量和焦深的主要因素。阐述了在该光刻系统中实现飞行曝光加工方式的基本原理。     

利用液晶光阈记录像面彩虹全息

本文提出了利用液晶光阀的干相图像记录相面彩虹全息的方法,借助液晶光阈的非相干－相干图像转换性能,利用计算机设计合成全息的分色图像,通过改变物光会聚点的位置来改变物光的方向,在同干板上多次曝光记录合成全息图像,白光源再现时,可再现出合成的彩虹全息图像。     

基于柱面微透镜阵列的激光匀化系统设计及实验研究

为了获得平顶分布的长度连续可调的线光斑,设计了一种基于柱面微透镜阵列的光束整形系统,该系统采用两个相同的柱面微透镜阵列串联在一起,通过傅里叶透镜的聚焦作用在像平面上形成均匀的线光斑。基于矩阵光学理论,建立了成像光线矩阵,分析了影响光斑长度相关因素;基于傅里叶光学,进一步建立了光场数学模型,通过数值分析方法,模拟了光强分布特性。搭建了实验系统,获得了平顶分布的均匀线光斑,光斑长度在2~34 mm范围内连续可调,这种长度连续可调的线光斑在激光应用领域具有重要的应用价值,可以更好地满足实际生产需求。     

体积全息图的偏振特性

本文用多层介质膜系的特征矩阵,对反射全息图的理论衍射效率进行计算,讨论了以DCG为记录介质的反射全息光栅的偏振特性,主要采用计算机模拟的方法分析了反射全息图对p－偏振光和s-偏振光两种再现情况下的光谱响应,并给出了实验验证的结果。我们看到：在一定条件下,反射全息图的衍射效率很大程度上取决于入射光的偏振状态。最后,提出了在实际应用中如何选择偏振分量的考虑。     

单透镜菲涅尔计算全息显示系统中多级像和零级光的去除

为了消除多级像和零级光的干扰,提出了一种单透镜结构的系统,获得了单一无扰的再现像.使用Gerchberg-Saxton(GS)算法获得菲涅尔全息图,预先叠加倾斜平面波相位至菲涅尔全息图上,使再现像移至中央位置.用成像透镜将空间光调制器(SLM)后方的虚像成像至前方,同时在成像透镜后方放置空间滤波器,滤去多级像和零级光.调整透镜与SLM的位置可方便调整再现像的大小和位置,缩短了光学系统的长度.利用虚像的方法为基于液晶SLM的计算全息显示提供了新的思路.     

Multifrequency hologram matrix and its application to a two-dimensional imaging

The concept of a multifrequency hologram matrix is introduced and applied to a two-dimensional imaging system using a linear antenna array. The image processing is based on the coherent focusing of multifrequency beams synthesized from hologram matrices of several different frequencies. The imaging system is studied by means of a computer simulation and is shown to have a good range resolution.     

层状火焰的计算全息

通过研究燃烧器中预混空气－乙炔气体燃烧气流形成层状结构,将其分界面看作轴对称的旋转二次曲面,根据合理近似处理最接近的球冠,并建立其模拟曲面方程;通过对燃烧气流的光透射率和厚度灵敏因子的测量,对所设计的膜系结构的各个膜层的厚度进行修正;最后计算了平行光透过火焰膜层到像平面之间的光程差,并计算了这个光程差所导致的相位变化对激光相位全息图影响;通过计算获得激光相位全息图的有关参数,在实验中能灵活调整相关的距离,可得到极佳的激光相位全息图。     

复杂光线环境下结构化光斑的差动成像提取方法研究

结构化光斑提取是线结构光三维视觉测量的重要基础。针对在复杂背景光环境下结构化光斑难以提取的问题,本文提出一种基于时域差动成像的结构化光斑提取方法。通过电路控制线结构光与成像单元的同步工作,使连续拍摄得到的两帧图像中一帧含有结构化光斑,另一帧不含结构化光斑,通过对两帧图像灰度值的相似性特征参数识别,提取光斑的潜在区域,再结合关联区域筛选处理,即可有效提取出结构化光斑。这一方法能够在复杂的背景环境中将低信噪比结构化光斑准确提取出来,对于线结构光三维视觉测量等结构化光斑的相关应用都具有很高的实用价值。     

基于U＿net网络的单幅全息图重建方法研究

全息重建方法是全息成像技术和全息术的一个核心部分。本文提出了一种基于U_net网络的单幅全息图重建方法。首先使用基于马赫-增德尔干涉仪的光路结构全息实验成像系统记录全息图,将得到的全息图作为训练集,然后采用训练集对U_net网络进行训练,在经过训练后得到全息图的数学模型,用该数学模型便可以对全息图进行重建。仿真和实验结果表明,基于U_net网络的单幅全息图重建方法计算速度更快还只需要更少的测量数据,并且仅使用单幅全息图就可以重建图像,且重建图像没有直流项和孪生项的干扰。