基于动态曝光的激光光刻机的设计

为了提高激光全息防伪技术,开发了以工业控制计算机为上位机、DSP TMS320F2812为下位机的高速光刻机。该光刻机采用动态曝光的工作方式,实现了高速高精度定位。解决了传统光刻机需要在静止的状态下完成曝光的工作模式,使光刻速度提高了20~30倍,提高了激光防伪商标母板制作的技术水平。     

基于FPGA的增量式光栅信号采集系统设计

针对步进光刻机工作台对高精度定位信息的高速实时采集要求,利用高精度增量式光栅尺实现工作台位置测量,设计基于FPGA的增量式光栅信号采集系统整体结构。介绍光栅尺A、B脉冲信号的相位鉴定及脉冲计数方法,提出基于双模光纤介质的高速实时串行传输机制,介绍光纤通信内核的控制结构及其FPGA实现方法,实现信号采集卡与上位机控制卡的高速实时通信。增量式编码器数据采集实验结果表明,该系统具有高速、稳定可靠等优点。     

基于异构计算的光刻机曝光分系统剂量控制板的分析与设计

在集成电路制造设备中,投资最大、技术最复杂同时也是最关键的设备是光刻机.本文研究的剂量控制板是光刻机曝光分系统剂量控制模块中重要硬件板卡,也是硅片扫描控制系统与其硬件曝光分系统的接口板.剂量控制是剂量控制板最重要的任务,即当需要执行曝光时,剂量控制板负责控制触发激光并测量脉冲能量值.剂量控制包含复杂的实时并发多任务管理.     

基于FPGA的激光陀螺信号高速精确解调系统

利用FPGA的高度并行性和对时延的准确控制,设计对激光陀螺信号的高速、精确解调系统。该系统以XILINX FPGA为硬件核心,通过巧妙的时钟设计和高速高阶滤波设计,很好地实现了对陀螺信号精确鉴相、计数和高速滤波,并协调DSP的后续处理和上位机通信。通过对国产某激光陀螺进行测试发现,本系统解调后得到的陀螺角速度10S、100S的方差都明显优于现有系统的测试结果,系统响应时间也得到极大提高。     

运动控制算法可重构机制

针对步进扫描光刻机运动控制系统调试和运行,提出了一种运动控制算法可重构的机制,实现运动控制算法和关键参数的在线修改;对比分析了不可重构与可重构运动控制软件的设计流程,指出了可重构的优势;为运动控制代码传输设计了VME总线通道并用FPGA实现总线接口,确保运动控制指令的高速稳定传输;设计了运动控制器运算核心DSP的外部接口和运行方式,确保运动控制算法的可控运行;实验结果表明DSP代码可从上位机下载运行,控制系统能灵活的重构运动控制算法,长时间运行稳定,大大提高了光刻机工件台控制系统调试的工作效率。     

动不平衡质量不停机自动切除初探

介绍了动平衡机则不必停机，而在动平衡试验中采用传感器将动不平衡力矩转换为电量，用以直接控制激光源的能量大小，对不平衡处进行“切除”，以达到精确高速去除动不平衡质量的目的。     

分布式运动控制系统HSSL通信设计与实现

为了满足强实时性分布式运动控制系统中多处理器高速互连的要求,设计了一种使用光纤作为通信介质的高速串行链路(HSSL)通信解决方案,详细描述了HSSL的物理层结构、传输层和应用层协议以及FPGA编程实现的方法。该通信方案已经在步进扫描光刻机研制项目中得到成功应用,实践证明其具有可靠性高、协议开销小、抗电磁干扰能力强、编程容易等优点。     

激光微加工系统及其控制单元的研究

针对纳秒脉冲激光微加工系统的发展,提出了一种集成图形文件解析和高速运动控制的加工系统,包括控制单元、激光器、机械结构和光路系统。在介绍了各个部分的功能之后,重点分析了控制单元,包括上位机图形解析平台及以DSP和FPGA为核心的下位机控制硬件。通过实验分析和算法优化,解决了加工误差,在单晶硅表面得到了较好的微结构加工效果。     

基于PMAC的光刻机隔振试验台控制系统的设计

概述了步进扫描光刻机运动系统的结构和开放式数控系统的特点;以PMAC运动控制器为核心,搭建了光刻机隔振试验台。详细分析了其控制系统的硬件结构和部件的选型,介绍了伺服系统PID参数的整定方法,最后讨论了如何利用系统软件实现同步控制要求。     

光刻调焦调平测量系统算法比较研究

调焦调平测量系统是光刻机对焦控制的核心部件,调焦调平测量系统的数据处理精度影响光刻机的对焦控制性能,计算速度影响光刻机产能.论文通过仿真与实验对比分析了多项式拟合算法(polynomial fitting)、RF(random forest)算法和XGBoost(extreme gradient boosting)算法...     

DIY基于摄像头的激光测距仪

基于微型计算机摄像头和激光发射器的一种智能距离测试系统设计。利用计算机的高速运算,采用图像识别技术,只用一个摄像和激光笔就可以测出距离。极大地节约了成本和重量,在机器人及飞行器中得到了很好的作用。     

脉冲式激光测距仪计时系统设计与实现

激光测距技术被广泛应用于扫描成像、模式识别、目标跟踪等领域,快速、高精度的测距计时是其实现的基础。为满足上述领域的应用需要,对脉冲式激光测距的高速计时技术进行了研究。采用基于数字式内插测量方法以及高精度时间间隔测量芯片和数据处理芯片,设计并实现了激光测距仪的计时模块与数据传输模块。试验结果表明,该计时系统具有较高的测量精度,可实现测距信号的高速计算以及将测距数据快速传递至上位机的功能,对模式识别、跟踪目标等领域相关功能的实现具有应用价值。     

利用电子束曝光系统制作高深宽比图形的研究

为了加工具有高深宽比的器件,采用能量连续递减近似模型,运用蒙特卡罗方法分析高能电子束曝光领域的电子散射轨迹及背散射电子对曝光分辨力的影响,探讨了制作高深宽比图形的工艺条件。计算机模拟结果与实验结果吻合得很好,表明在其它实验条件不变的情况下,较高的加速电压能提高图形的高深宽比,提供了制作高深宽比图形的一种方法。     

Fabrication of two dimensional high aspect ratio polymer photonic crystal laser

Photonic crystals have attracted much attention from researchers because of the control over the propagation and emission of light and particular optical properties. In this paper, we reported on the design, fabrication and test of a two-dimensional polymer photonic crystal laser. First of all, a two-dimensional polymer photonic crystal laser with a triangle-lattice structure was described. Rhodamine 6G doped in PMMA was chosen as the gain material. Then, plane wave method based on the Maxwell equations was utilized to calculate the distribution of the photonic band gap. We calculated the band structure of a triangle lattice photonic crystal with a low refractive index. High resolution electron beam lithography combined with electroplating was used to fabricate the silicon nitride mask. A high aspect ratio two-dimensional photonic crystal laser was fabricated by X-ray lithography in one-step process to overcome the limitation of the thickness by the conventional methods to realize a real two-dimensional laser. Meanwhile, processes of sample preparations and fabrication were optimized in order to avoid the oxidation of the gain material and reduce the diffraction effect on the structures.     

一种并联激光焊接机器人的机构设计与运动学分析

提出了一种3 分支5 自由度的并联激光焊接机器人,通过3 个分支共同作用,使整机具备了5 个自由 度的空间加工能力．针对激光焊接,通过分析该机器人的结构特性,建立了其正反解运动学模型,通过解析法求解 该模型并进行了计算仿真．最后,对机器人进行激光拼焊实验,仿真数据和实验结果表明,本文研究的并联机器人 机构适用于实际的高速、高精度激光焊接．     

Rapid prototyping system with sub-micrometer resolution for microfluidic applications

We report on a maskless lithography rapid prototyping system for fabrication of microfluidic circuits with sub-micrometer resolution in standard i-line photoresists. The micropatterning system uses the laser direct imaging technique with a focused ultraviolet laser beam and an acousto-optic deflector to steer the beam in two dimensions. The use of an acousto-optic deflector results in high patterning speeds due to absence of moving parts and achieves sub-micrometer beam positioning precision on the photoresist surface. Patterns up to 100 cm² with well defined edges and wall smoothness on the nanometer scale can be obtained. Direct illumination of the photoresist omits high-resolution masks and alignment with the photoresist sample, in turn making the lithography process more time- and cost-effective as well as flexible, with user control throughout the process. The system provides an efficient alternative to existing photolithography techniques and is especially suitable for rapid prototyping and laboratory use.     

TMS320C6713B在船用捷联惯导系统中的应用

为了满足船用激光陀螺惯导系统的应用需要,设计基于DSP芯片TMS320C6713B和FPGA的导航计算机系统,FPGA实现对激光陀螺和加速度计输出信号的计数,完成DSP与外部的通信。该系统具有以TMS320C6713B为核心的单CPU结构,可以进行64位精度运算且运算速度快,能满足实时性要求。     

基于伪随机码调制的车载激光雷达距离速度同步测量方法

针对双检测器激光雷达系统用于同步测量道路目标距离和速度时存在的成本高、回波利用效率低的问题,提出了一种基于伪随机（PN）码调制的脉冲式多普勒激光雷达结构模型,研究使用单个光外差接收器同步测量目标距离和速度的可行性并通过计算机仿真验证方法的性能。首先,给出激光雷达的系统模型,分析模型在脉冲方式下用于距离和速度测量时存在的问题;然后,讨论通过单个光外差接收器输出的电信号计算目标距离和速度的方法,即计算输出信号与本地调制码的相关函数确定激光飞行时间进而得出目标距离和使用非等间隔采样信号频谱分析方法确定输出信号的多普勒频率进而得出目标的速度;最后通过仿真验证所提出的方法可同时实现目标距离和速度的稳定检测。实验结果表明,在道路环境中该方法可实现目标距离和速度的稳定可靠测量,与直接检测系统相比,测量的灵敏度可提高10 dB以上,且与回波的到达时间、多普勒频率的大小无关。