两种光栅研制达到实用水平

中国科技大学国家同步辐射实验室在完成“211”工程同步辐射光学实验室建设和中科院“九五”重大项目“合肥同步辐射装置的应用研究”中,在国内攻克了X射线和真空紫外波段光学元件制作中的关键技术,采用国际上先进的全息—离子束刻蚀方法,研制成功1200线／mm的真空紫外闪耀全息光栅和2000线／mm无衬底自支撑透射光栅。现已替代进口光栅应用于合肥同步辐射光束线上和相关科研工作中。 （摘自《科学时报》）     

长春光机所软X射线成像望远镜和同步辐射光束线研制技术的发展现状

本文概述了我所12年(1978～1990)来在软X射线成像望远镜和同步辐射光束线以及短波段光学中有关单元技术研究的发展现状。指出了限制软X射线光学技术发展的主要问题,提出发展软X射线成像和同步辐射反射光学技术应开展的主要研究工作。     

光学元件清洗过程中同步辐射活化氧的研究

在同步辐射应用中,光学元件被污染是一个常见问题,而光学元件的污染会造成光通量的极大损失。为了有效地清洗光学元件,研究了清洗过程中的光化学反应,进行了氧气在同步辐射光作用下分解的实验。通过对实验中产生的气体成份分析,进行光化学反应研究。首先,测量通氧气时的气体成份;然后,测量通氧气和同步辐射光照时的气体成份。通过两者比较,分析氧气分解的情况。实验结果表明,氧分子在同步辐射光作用下发生分解,产生质量数为16的氧原子、氧离子和质量数为48的臭氧,它们的成份分别占1%和0.005%~0.01%。     

同步辐射软X射线多层膜分光反射率测试装置

采用多层膜反射镜作为分光元件,成功地研制了同步辐射软X射线反射率计。可完成对各种光学反射镀层的光学常数的测试和评价。工作波段(2-20)nm,角分辨率0.01°,扫描范围(0-80)°。该装置安装在BEPC同步辐射实验室3B1光刻光束线上。     

拼接干涉技术在同步辐射领域的发展现状及趋势

针对同步辐射领域光学元件的口径逐渐增大,其面形测量精度的要求已达到纳弧度级的问题,本文研究了该领域先进的面形测量方法——拼接干涉技术,以实现光学元件的高分辨率二维测量。介绍了拼接干涉技术的基本原理,综述了目前同步辐射光学领域常用的面形测量设备——激光光束长程面形仪、高精度自准直纳米测量仪,以及拼接干涉仪的发展历程和特点,比较了它们各自的缺点和优势。最后,分析了拼接干涉涉及的主要误差来源,指出该技术的应用和发展趋势主要有拼接算法的创新,干涉仪测量的快速化,拼接干涉仪的商业化,以及拼接干涉技术与其他科学技术的融合等。     

高性能光学制造

聚变点火、同步辐射、光刻机、深空探测、侦察预警等高端装备要实现一系列前所未有的极端性能,并朝着多样化和复杂化的方向发展。强光元件、同步辐射反射镜、掩膜版和光刻物镜、深空探测X射线反射镜等关键光学元件是这些系统实现聚焦、极高能量输出、极高峰值功率、极端尺寸光束聚焦和纳米尺度精确图案转印等极端性能的关键。要实现这些高端装备的极端性能,对核心关键元件的光学制造提出了高精度、低损伤、低应力、洁净制造和功构一体等要求,要求实现的是多物理参数约束下的高性能。元件的性能不仅由设计约束,更受到制造水平的制约,传统的以提升精度为目标的光学制造方法面临挑战,亟待实现从高精度制造到高性能制造的跃升。高性能光学制造是指面向极端性能高端制造装备发展对材料/结构特殊、高功率/高能辐照、低缺陷和洁净制造等关键光学元件的制造需求,以服役性能精准调控为目标,通过高性能光学制造装备、工具、检测和工艺等方面的技术创新,制造特殊材料/结构或者极高功能的元件,可作业于极端性能服役环境的制造。将近年来国内外围绕光学元件和超精密零件高性能光学制造的工作进行初步凝练,总结高性能光学制造典型元件的特点、光学制造要求和光学制造技术,尝试...     

正入射多层膜软X射线显微成像系统的实验研究

正入射多层膜软Ｘ射线显微成像系统的实验研究王占山，曹健林，马月英，陈星旦（中国科学院长春光学精密机械研究所应用光学国家重点实验室长春１３００２２）０引言在过去的软Ｘ射线显微成像系统研究中，绝大部分是以同步辐射做光源的。但由于同步辐射光源造价昂贵，机时...     

光栅单色器及相关技术

国家同步辐射实验室（NSRL）通过建设国家大科学工程项目,在真空紫外和软X－光光学系统方面积累丰富的经验,建立了比较齐全的设计和检测等软件和硬件设施,本文介绍了NSRL已经研制及正在研制的光学单色器系统,以及在大型光栅光谱仪器技术方面的工作,包括光学设计、机械结构设计、超高真空技术,电子学硬件、软件设计和光学系统调试等内容。     

同步辐射超光滑X光学元件的加工工艺及检测技术的研究

综述了该领域的研究现状,发展水平,以及同步辐射光学元件的特点;对超光滑表面的加工工艺及检测技术进行了归纳总结;详细阐述了本人所承担的中国科学院高能物理所同步辐射光束线的关键部件一超环面反射镜的加工与检测的研究。用户反馈的信息表明其性能优于美国生产的同类产品,标志着在该领域,我们已接近或达到国外先近水平。     

X射线光学专栏导读

<正>伴随着衍射极限同步辐射光源、X射线自由电子激光装置、高温高密度等离子体、强场物理、极紫外光刻和X射线成像天文学的发展,X射线光学不断从一个台阶走向另一个新的台阶。X射线光学是一门快速发展的学科领域,其不仅与现代前沿科学研究密不可分,更离不开现代超高精度微纳加工与检测技术的大力支撑。X射线光学研究的困难和复杂性不仅体现在米量级非球面深亚纳米精度光学元件的制作与检验上,还表现在纳米尺度结构的超高精度制作上,更体现在反射、衍射与折射元件并重的多种聚焦与成像系统的选择     

基于波像差理论的光学系统评价函数

将Lu的平面对称光学系统的波像差理论与Koike定义的极紫外(XUV)光栅仪器的评价函数相结合,从而可以得到该评价函数关于光学系统参量的解析表达式。应用该评价函数优化一XUV单色仪光学系统,并运用光线追迹程序Shadow对该光学系统的优化结果进行数值成像计算和比较,证明现发展的评价函数是一种优化XUV光栅仪器十分有用的手段。     

基于波像差理论的实数编码遗传算法优化XUV光学系统

由镜和光栅组成的XUV光学系统具有平面对称的性质,结合Lu平面对称光栅系统的波像差理论和均方根像差评价函数得到用以优化XUV光学系统的多参量目标函数。为求解该多自变量且大取值区间的目标函数,提出了一种基于十进制的实数编码遗传算法,并将其用于两种XUV光学系统的优化求值。将求得的优化值用光学仿真软件Shadow进行追迹,并和参考文献进行对比。结果显示本文优化后的光学系统在成像质量上有明显上升,表明波像差理论及本文的实数编码遗传算法可以有效地优化XUV光学系统,为此类系统的优化设计提供了新的思路。     

用两维扩展光源像差理论优化XUV单色仪设计

为了给反射镜和光栅组成的光学系统提供一种有效的优化方法,应用吕等提出的两维扩展光源平面对称光学系统的像差理论,Namioka等定义的XUV(极紫外)光栅仪器的评价函数和改进的遗传算法发展了优化设计程序,对一XUV单色仪光学系统进行优化。通过光线追迹程序Shadow进行数值成像计算来验证优化结果,并和相关参考文献中的结果进行比较。比较结果表明应用的评价函数适用于两维扩展光源的XUV单色仪光学系统优化设计。     

A compact collinear polarization gating scheme for many cycle laser pulses

We demonstrate the generation of a broadband coherent continuum extreme-ultraviolet (XUV) radiation produced by the interaction of gases with a many-cycle infrared (IR) laser field, utilizing a compact collinear many cycle-polarization gating (CMC-PG) device. The spectral width of the XUV radiation can support isolated pulses of 200 asec duration. The CMC-PG device forms a high energy content ultra-short temporal gate in a many-cycle laser pulse, within which the XUV emission is taking place. The gate width has been measured and is in agreement with the theoretical calculations. The simplicity, the compactness, the long term stability, and the high IR energy output within the gate, make the CMC-PG device an ideal tool for generating energetic isolated attosecond pulses and measure the carrier-envelope phase of a high-power many-cycle laser field.     

Overview of diagnostic system in the experimental advanced superconducting tokamak

The first plasma was achieved in the experimental advanced superconducting tokamak (EAST) on September 26, 2006. Single-and double-null diverter plasma discharges were also achieved successfully in the EAST in January 2007. The plasma diagnostics for the first EAST plasma study have been developed as follows: a vertical one-channel far-infrared hydrogen cyanide (HCN) laser interferometer for measuring the line average density, a ten-channel soft X-ray array for intensity measurement, a 16-channel heterodyne electric cyclotron emission for measuring the profile of the electron temperature, an eight channel XUV bolometer array to measure plasma radiation losses, a three-channel hard X-ray array for intensity measurement, an electromagnetic measurement system, a 35-channel H _α radiation array, 20 triple probes for diverter plasma, a one-channel visible bremsstrahlung emission, an impurity optical spectrum measurement system, and two optical spectroscopic multichannel analyzers. The first experimental results of the diagnostic system and the plan of what is to come are summarized in this paper. The text was submitted by the authors in English.     

Comparative study between the reflective optics and lens based system for microwave imaging system on KSTAR

Recently, two-dimensional microwave imaging diagnostics such as the electron cyclotron emission imaging (ECEI) system and microwave imaging reflectometry (MIR) have been developed to study magnetohydrodynamics instabilities and turbulence in magnetically confined plasmas. These imaging systems utilize large optics to collect passive emission or reflected radiation. The design of this optics can be classified into two different types: reflective or refractive optical systems. For instance, an ECEI/MIR system on the TEXTOR tokamak [Park et al., Rev. Sci. Instrum. 75, 3787 (2004)] employed the reflective optics which consisted of two large mirrors, while the TEXTOR ECEI upgrade [B. Tobias et al., Rev. Sci. Instrum. 80, 093502 (2009)] and systems on DIII-D, ASDEX-U, and KSTAR adopted refractive systems. Each system has advantages and disadvantages in the standing wave problem and optical aberrations. In this paper, a comparative study between the two optical systems has been performed in order to design a MIR system for KSTAR.     

光学薄膜向XUV区的扩展

近年来,软X光区和极远紫外区(统称XUV区)的工作有了迅速的发展,与此相应,光学薄膜技术也扩展到了XUV区。本文回顾了XUV区薄膜技术的发展,综述了高反膜、滤光膜、偏振膜等的设计、特性和应用,也介绍了作者自己在这方面的工作。     

XUV掠入射光栅摄谱仪的设计与研制

文章介绍了XUV掠入射光栅摄谱仪的光学原理、结构特点,工艺、材料选择及部分实验结果。     

空间红外光学系统技术综述

红外光学系统用于探测目标自身辐射,可昼夜工作。随着空间技术的飞速发展,对空间分辨力以及对观测目标覆盖面积的要求越来越高,大口径大视场的空间红外光学系统在空间对地以及对其它星球遥感观测中广泛应用。介绍了大口径大视场空间红外光学系统的几种结构形式及其优缺点和发展趋势。     

Multilayer optics for the EUV and soft X-rays

1Introduction Engineersandscientistsinfieldsasdiverse asmicrolithographyandspaceastronomyhavea commonneedtouse“light”rangingfromEUV tothesoftX rayregion.Theextremeultraviolet andsoftX rayspectralregionliebetweentheul travioletandthehardX rayregionsoftheelec tromagneticspectrum.Inspiteofthesmooth transitionsbetweenthespectralsubdivisionsit’s worthtodefineroughlytheirapproximatebor ders[1]:extremeultravioletEUV～50nmto～5nm～25eVto～250eV,softX rayregion～5nmto～0.2nm～250eVto～6keV.The…