193nm光刻投影物镜单镜支撑仿真分析及实验研究

光刻是大规模集成电路制造过程中最为关键的工艺,光刻的分辨力主要取决于光刻投影物镜的光学性能。光刻投影物镜光学元件面形精度为纳米量级,其对光学元件的加工及物镜单镜支撑提出了极高的要求。为193nm光刻投影物镜高精度的单镜面形,设计了一种运动学单镜支撑结构。运用有限元法(FEM)分析光刻投影物镜单镜运动学支撑结构在重力下物镜镜片的面形变化量,经分析物镜镜片的峰值(PV)值为15.46nm,均方根(RMS)误差为3.62nm。为了验证有限元计算精度,建立了可去除参考面面形及被测面原始面形的方法。经过分析对比,仿真结果与实验结果面形的PV值为2.356nm,RMS误差为0.357nm。研究结果表明,所设计的基于运动学193nm光刻投影物镜单镜支撑结构能够满足193nm光刻投影物镜系统对于物镜机械支撑结构的要求。     

大数值孔径注塑成型物镜的材料选择

目前光学元件的注塑加工大量采用了聚甲丙烯酸甲酯（PMMA）为材料 。在光盘光学头物镜的设计和制造中，发现将PMMA应用到DVD物镜中时其综合性能明显比不上采用新型光学塑料的物镜。研究表明，当物镜的数值孔径越大，所需的材料折射率也越大，因此为了发展下一代DVD技术，需要开发更高折射率的新型光学塑料。     

含高次塑料非球面的头盔微光夜视物镜设计

为使头盔微光夜视镜的重量更轻,同时保证其较好的成像性能,分析了光学塑料的特性及其加工,通过引入高次塑料非球面,设计了含有3个高次塑料非球面的6片式微光夜视物镜.该物镜具有大视场(40°、小F数(F/1.25)、小畸变(1%)的特点,光学传递函数在空间频率40lp/mm时,轴上传函≥0.6,轴外传函≥0.4,满足微光夜视物镜成像要求.相对具有同样性能的传统物镜系统,总长41 mm,为传统物镜的82.6%,重量13.3 g,仅为传统物镜的32.7%.为头盔式微光夜视系统减重设计提供了一个新的参考思路.     

梯度折射率光盘物镜

本文阐述新型便携型CD盘光学头光学系统,研讨梯度折射率光盘物镜的设计。     

DVD光学头读出物镜设计

DVD光学读数头是新一代的高密度光盘系统的核心部件。本文在分析并确定DVD光学头读出物镜的参数后,设计出了满足这种特殊要求的双面非球面读出物镜,并对系统的各元素误差的影响进行了分析。     

医用光学变焦消色差内窥物镜设计

医用内窥物镜由于空间狭窄,设计难点在于如何进行局部光学变焦并分辨出局部放大人体组织的成像视图,因此物镜要满足低色差、高可靠性、微型化等需求。从分析内窥镜光学变焦存在的技术路线出发,应用阿尔瓦雷斯透镜在内窥物镜中实现光学变焦,这种结构变焦简单、结构稳定、快速且成像可靠。进一步以高斯括号法和像差理论为出发点,发展了基于阿尔瓦雷斯透镜内窥镜物镜消色差变焦光学设计理论。然后依据该理论,推导得到消色差物镜系统光学设计初始值。最后应用光学色差理论求解验证了理论的正确性,为进一步应用阿尔瓦雷斯透镜设计内窥镜提供了光学设计理论基础。     

蓝光光学头中非球面物镜的设计

本文是关于蓝光光学头的核心元件--非球面物镜的设计讨论.文中论述了非球面物镜的设计理论、初始结构参数的确定以及如何利用zemax仿真;并介绍了光学头用非球面物镜的评价参数.设计的物镜在有视场角的情况下仍然很好的符合使用要求.     

0.35μm分辨率的无紫外投影光刻物镜

介绍了一种２４８ｎｍ谱线投影光刻物镜光学设计结果,提出制造该镜头应解决的些技术问题。     

基于矩阵光学的光镊设计

光镊已经成为研究单分子生物物理特性的一个基本工具, 因而光镊设计是一个极为重要的课题。光镊捕获光路一般由激光器、扩束系统、光束调控系统、共焦系统、光束耦合系统和大数值孔径的物镜组成, 通过保持物镜后瞳充满度来实现光镊稳定性。本文根据几何光学, 利用矩阵光学进行光镊捕获光路计算, 得到了各个透镜间距、透镜和光束调控系统距离、物镜后瞳处光斑大小与光束调控系统处光斑大小的关系、光束调控系统处光斑大小和入射激光光斑大小的关系。本文计算结果表明光镊横向位置和物镜高度无关, 并指出了物镜后瞳位于成像透镜后焦面、光束调控系统位于共焦系统后透镜像方焦面处, 才能在光镊阱位纵向操控时保持物镜后瞳充满度不变。本文工作为光镊设计和调整提供了非常简洁而有效的理论指导。     

宽光谱、长焦距准直物镜光学设计

介绍了大视场、宽光谱、长焦距微光准直物镜的光学设计.重点讨论了宽谱段准直物镜的二级光谱校正及像差平衡问题,并用Zemax软件,进行了光学设计.设计结果:系统的二级光谱为0.1 mm,其他像差也达到了像质要求.     

红外镜头的热光学特性分析

考虑环境温度是红外光学系统成像质量的主要影响,需要对红外镜头进行热光学特性分析。阐述了利用齐次坐标变换去除镜面刚体位移的方法,以某红外镜头为例,用有限元软件ANSYS对红外镜头进行热应力分析,并去除镜面产生的刚体位移;对处理后的面形数据进行Zernike多项式拟合,将拟合后的结果代入ZEMAX进行光学性能分析。分析结果表明,热光学分析的方法可以模拟红外光学系统的实际使用条件,预测光机系统的光学性能,对进行光机系统设计具有重要的指导意义。     

红外双视场光学系统的初始结构求解

介绍了红外双视场光学系统的变焦理论和二次成像理论,利用高斯成像原理物像交换原则求解了各透镜组元的焦距及间隔,详细介绍了双分离镜组初始结构的求解方法.分析了利用PW方法进行求解的基本理论.最后根据上述理论设计了基于中波红外致冷型320×240元凝视焦平面阵列的红外双视场光学系统,并利用光学调制传递函数对其像质进行了评价....     

红外生命探测仪用光学系统的设计

为了使红外生命探测仪的光学系统具有更大的探测范围,提出了一种新型红外双视场光学探测系统.该光学系统为变焦距光学系统,它利用轴向移动变焦方式使透镜组实现变倍和温度补偿,简化了机电系统结构.该光学系统的工作波段为8～14μm,焦距为35～140 mm,变倍比为3倍.由于选择锗(Ge)和硒化锌(ZnSe)作为透镜材料,F数≥...     

Excess Loss of the Coupling System to Double-Function Optical Circulators Utilizing Lens Twice and Two-Fiber Tips

1 Introduction An optical circulatoris useful in advanced optical fibercommunication systems such as full duplex transmissionsystems[1 ~10]. With the development of fiber opticalcommunication,there is anincreasing demand for opti-cal circulators that are suitable for use with fiber opticsystems .Incomplexfiber optic systems ,there may be amultiplicity of fibers ,each requiring a si milar function.A conventional optical circulator cannot provide suchfunctions[11]. In addition,the circulator re…     

机载成象光谱仪的光学设计

描述了模块式机载成象光谱仪的光学系统及其主光路、分光组件和会聚单元的设计,分析了基本光学参数之间的制约关系,讨论了衍射光栅、扩展光谱覆盖及光谱定标辅助光路等实际问题.     

液晶投影显示系统中的透镜阵列方式

首先对大屏幕液晶投影显示系统进行分析,并在系统设计中采用透镜阵列方法提高系统的光学性能,针对光学透镜阵列方法进行探讨研究,给出透镜阵列的设计方法和设计参数,显示系统采用双排复眼透镜,在１９０Ｗ的金属卤化物灯的情况下可达到４００ＡＮＳＩ流明的光能量输出,对比度大于１００：１,均匀性大于９０％,且显示效果良好,性能优异。     

远距型红外消热差物镜设计

介绍了一种远距型红外消热差物镜的设计方法。首先建立了由多个光组构成的组合光学系统的消热差模型,将其与远距型物镜模型相结合,得到了光焦度分配方程组,再根据系统要求的远距比和所选择的光学材料组合,获得初始的光焦度分配,然后利用计算机辅助设计进行像差校正。该方法准确、实用。作为应用实例,利用ZEMAX软件分别设计了中波红外和长波红外光学系统,它们的焦距均为100 mm,F数为2.0,远距比达到0.8。环境温度分析结果表明:在-40 ~60 ℃范围内,成像质量稳定,调制传递函数(MTF)接近衍射极限。实际设计结果与理论计算结果相吻合。     

折衍混合在长焦物镜中的应用研究

为了突破长焦物镜传统设计中的局限性,从衍射面的相位多项式出发,结合一般透镜的相位变换式,对折衍混合消像差理论进行了探讨。给出了仅使用1种材料FK1、2片型的长焦物镜系统设计结构,并将此设计结果与传统的5片型、5种材料的纯折射长焦物镜的光学性能进行了比较。结果表明,利用折衍混合能有效地校正长焦物镜的像差,极大地降低系统的重量和复杂程度,不失为长焦物镜设计的一条有效途径。     

可见光通信中菲涅耳透镜仿真设计与优化

可见光通信是一种在白光LED技术上发展起来的新兴光无线通信技术,具有发射功率高、无电磁干扰等优点。相比常规透镜,在可见光通信系统的光接收天线上,使用菲涅耳透镜可以降低成本,减小透镜厚度和接收焦距。本文利用Zemax软件对菲涅耳透镜进行了设计、仿真与优化,首先分析了透镜设计技术要求,提出了基于菲涅耳透镜的设计与仿真方法及参数设置,然后对几类透镜进行了仿真与性能分析,在此基础上进行了透镜设计优化。结果表明,在光垂直入射且探测器尺寸为1.5×1.5mm2情况下,可保证F数＜1,并得到优化的透镜结构和参数,使集光效率达到90%,为基于菲涅耳透镜的天线设计提供了理论与应用基础。     

一种内调焦对心器用电视测微镜头的设计

利用CODE V光学软件设计了一种用于内调焦对心器的电视测微镜头。该镜头由四片透镜组成,采用正负正焦距对称结构。其焦距为17.20 mm,数值孔径为0.063,视场为16.82°。该镜头工作在486～656 nm波段,总长为68 mm。系统的全视场畸变为-1.13%,调制传递函数MTF值在空间频率为60 lp/mm时大于0.64。设计结果表明,该系统的成像质量良好,结构紧凑,满足使用要求。