高分辨率投影光刻机光瞳整形技术

在高分辨光学光刻技术中,光瞳整形技术针对不同的掩模图形产生特定的光瞳光强分布模式,从而实现分辨力增强,获得更好的成像性能。概述了高分辨率投影光刻机照明系统中基于衍射光学元件(DOE)、微透镜阵列(MLA)和微反射镜阵列(MMA)的3种光瞳整形技术,并对这些技术的工作原理、设计制作方法和性能特点进行了归纳与总结。     

一种3D亚像素液体透镜的设计与研究

通过对集成成像串扰特性研究,提出亚像素的集成成像微透镜阵列的制作方案。为了获得串扰最小,莫尔条纹干涉最少的3D成像效果最好的子图透镜排列,以红绿蓝子像素为视点,设计了不同尺寸的透镜和子像素排列方式。理论分析了传统微透镜阵列和亚像素微透镜阵列的串扰情况,证明了亚像素方法的可行性。     

A 1×4 Polymeric Digital Optical Switch Basedon the Thermo-Optic Effect

提出了基于热光型聚合物的集成有S弯曲光衰减器的1×4 Y分叉数字光开关. 利用开关与光纤阵列耦合用的S弯曲，将其设计成可变光衰减器，这使得器件更紧凑，并获得低串扰和大分叉角. 在小于200mW的驱动功耗下，器件串扰可低至-35dB.     

体硅MOEMS阵列光开关的制作

设计了一种新型结构的MOEMS阵列光开关,开关由上电极阵列、倾斜下电极阵列和准直光纤阵列三部分组成.上电极阵列利用(110)硅片制作,其中包括反射镜阵列和扭臂驱动结构的上电极阵列.具有集成性好,制作工艺简单,微反射镜的表面平整垂直,各单元的微镜面平行,反射镜面的尺寸较大等优点.对光开关的参数进行了测试,指出了体硅MOEMS阵列光开关制作过程中存在的问题.     

光折变二重角体全息串扰现象的实验研究

首先研究了在光折变硅酸铋晶体内记录二重角体全息图写入光强对全息图的擦除特性，然后采用位相调制技术消除了全息图记录的光擦除效应对光折变二重角全息图之间串扰效应的影响。观察到了明显的串扰现象，并给出了实验结果。     

基于热光效应的1×4聚合物数字光开关

提出了基于热光型聚合物的集成有S弯曲光衰减器的1×4 Y分叉数字光开关.利用开关与光纤阵列耦合用的S弯曲,将其设计成可变光衰减器,这使得器件更紧凑,并获得低串扰和大分叉角.在小于200mW的驱动功耗下,器件串扰可低至-35dB.     

基于热光效应的1×4聚合物数字光开关

提出了基于热光型聚合物的集成有S弯曲光衰减器的1×4 Y分叉数字光开关.利用开关与光纤阵列耦合用的S弯曲,将其设计成可变光衰减器,这使得器件更紧凑,并获得低串扰和大分叉角.在小于200mW的驱动功耗下,器件串扰可低至-35dB.     

激光束质量实时测量技术

提出一种新型光束质量实时测量技术,该技术主要基于由平板反射镜组成的多平面成像系统,一次性将激光束腰附近2倍瑞利距离内的多个光斑成像在同一个平面上,用CCD相机获取这些光斑的光强分布图样。通过图像处理获知接收到的光斑的光强分布。采用远场发散角、焦点尺寸、桶中功率比和M2因子四种光束质量评价标准对激光光束质量进行评价。利用该方法实时测量了高能钕玻璃双板条激光器的输出光束。     

自聚焦阵列艾里光束的实验实现

具有自聚焦性的阵列艾里光束的光束强度较强,光束密度较大,对大气湍流和大气散射的抑制优势明显,可在接收端接收到较强的光信号,提高大气激光通信质量。将多个可产生艾里光束的立方相位膜片进行有序排列可生成多相位膜片,利用多相位膜片可产生具有自聚焦性的阵列艾里光束。仿真和实验说明了阵列艾里光束的自聚焦过程及光斑尺寸对其自聚焦性能的影响。结果表明,基于多相位膜片产生的阵列艾里光束具有自聚焦性,且其自聚焦的聚焦位置随光斑尺寸的变大而变大。因此,通过控制阵列中每个艾里光束的光斑尺寸,可有效控制艾里光束的自聚焦位置。     

液晶微透镜阵列直接成像

针对传统显微镜结构复杂且视场角小等问题，提出一种两路低电压驱动的液晶微透镜阵列结构，透镜的焦距由3个电极控制，中间电极为圆孔阵列图案电极，作为孔径光阑以阻止微透镜外的杂散光。对该阵列的波前和光焦度进行了测试，搭建了一套简易液晶微透镜阵列直接成像系统，每个微透镜都对待观察物体的不同区域成像，通过近平行光照明减小相邻微透镜间的串扰，拼接所有单元图像得到完整图像。该系统无需额外的光学器件，结构简单紧凑。液晶微透镜阵列具有大视场，成像区域具备可扩展性，为实现大视场下的简易显微成像提供了新思路。     

用DMD灰度曝光法产生连续面形微结构

利用空间光调制器光强的精确调制作用,把数字微反射镜阵列(DMD)作为灰度图形发生器,经一次曝光及优化显影等后处理过程,可制作出具有连续面形的微光学元件。用上述方法在实验上获得了微透镜阵列,并有较好的连续面形,符合预期效果。研究表明,该方法不仅可快速地实现连续面形微结构的加工,而且大大简化了制作工艺,有助于降低微光学元件的加工成本,适合于微结构的研究性制作或小批量生产,有广泛应用潜力。     

单脉冲高能激光系统动态焦斑位置测量

针对普通焦距测量方法无法对单脉冲高能激光热畸变引起的焦斑轴向位置漂移进行测量的问题,设计了一种由正交双楔板组分束、可实现瞬时焦斑位置测量的光斑列阵检测系统。两组垂直放置的楔板反射镜组对汇聚光束进行空间分束调制,不同光束具有不同汇聚位置。这些光束最终被探测器接收,形成尺寸不同、阵列分布的光斑阵列。通过对光斑阵列的单次探测,实现了多种轴向焦斑位置变化量的获取及单发次高能激光脉冲系统的焦斑漂移测量。经过理论分析、软件模拟及具体实验验证,该测量系统具有测量范围与测量精度可调、光斑离散性好、杂散光影响小等特点。     

基于微透镜阵列的半导体激光器堆栈匀化系统

半导体激光器由于自身波导结构的不对称性导致光强分布不均匀而限制了其应用,为了对半导体激光光束进行整形以获得均匀光斑,设计了一种基于微透镜阵列的半导体激光器堆栈匀化系统。分析了微透镜阵列对半导体激光的匀化原理和光束匀化过程,通过分析微透镜边缘衍射对匀化光斑影响确定了微透镜孔径范围,采用近轴矩阵光学推导了目标光斑发散角。结合实例对微透镜阵列光束匀化系统进行了仿真和实验验证,实现了均匀性为91.89%的均匀光斑。     

4×10Gbit/s并行光模块串扰优化设计

为了对4×10Gbit/s并行光模块光串扰进行优化,采用了ABCD传输矩阵法,结合光纤耦合约束条件以及准直透镜、自聚焦透镜和光纤端面球透镜的理论,设计出两套优化方案。研究了垂直腔面发射激光器光束特性,利用MATLAB进行理论分析,模拟得出光斑半径与发散角的关系,并分析了串扰情况。在ZEMAX非序列模式下完成了光路建模,优化结构中透镜参量以及光纤端面设计,进行了理论分析和实验验证,取得了优化后耦合光斑半径与耦合效率。结果表明,间接耦合优化结构中,到达光纤端面的光斑为53.72μm,耦合效率达到72.59%;而直接耦合优化结构中,到达光纤端面的光斑为3.695μm,耦合效率高达到76.11%,有效地解决了并行光模块之间的光串扰问题。这一结果对光网络信号传输质量优化方面是有帮助的。     

位置敏感探测器光斑脱靶误差补偿方法研究

为了提高位置敏感探测器(PSD)的位置检测范围,解决光斑在探测器光敏面脱靶时无法准确定位光斑的问题,提出一种光斑脱靶误差补偿方法,分析了脱靶前后PSD检测光斑能量重心变化规律,建立了PSD光强信号与位置检测误差间的函数关系。实验结果表明:当PSD光敏面尺寸为12mm×12mm时,对于半径为5mm的高斯光斑,通过所提出的光斑补偿方案补偿后PSD的X轴检测范围提高了66.7%,位置检测平均相对误差不超过5%,该方法对提高PSD位置检测性能具有重要的意义。     

多光通道结构光三维测量系统误差补偿研究

本文通过对多光通道结构光三维测量系统误差分 析发现,相机采集光强受通道间串扰以及投影、采 集图像器件非线性响应等误差影响。在分析串扰和非线性误差影响投影和采集光强的基础上 ,提出了针对 相机采集光强进行系统误差补偿的数学模型。投影0－255灰度图像到 白色平板并由相机采集,计算得到系 统内各光通道的非线性响应参数,以及投影纯色彩色条纹到白色平板计算得到各通道间串扰 系数,通过构 建的误差模型,同时补偿了非线性和串扰误差。实验结果表 明,经过误差模型修正后,展开 相位差从1.044 rad 降到0.121 rad,测量误差从0.707 mm减少到0.058 mm。本文提出的补偿模型从系统误差分析出发,可对串 扰和非线性误差同时测量与补偿,有效提高了多光通道结构光三维测量系统的测量精度。     

释放孔对微机电系统变形镜光学性能的影响

利用表面工艺制作的微机电系统(MEMS)变形镜具有体积小、分辨率高、驱动电压低等优点,然而镜面存在大量的释放孔形成一个规则的阵列结构,影响了变形镜的光学性能。设计制作了一种基于表面工艺的MEMS变形镜单元,研究了释放孔阵列对变形镜光学性能的影响。从夫琅禾费衍射原理出发,建立了二维释放孔阵列的衍射理论模型。研究结果表明,随着释放孔尺寸的增加和相邻释放孔间距的降低,中央零级衍射光强降低,衍射效应增强;同时镜面的有效反射面降低,总反射率降低。释放孔结构影响哈特曼波前传感器对畸变波前的测量性能,使聚焦光斑能量降低,同时随着波前扰动的增强,相邻聚焦光斑发生串扰,波前测量精度降低。     

光纤水听器时分复用系统串扰的理论分析与仿真研究

串扰是困扰光纤水听器阵列时分复用技术应用发展的重要问题之一.对时分复用系统中通道之间存在的串扰从理论上进行了深入分析,并运用仿真方法研究了系统中的串扰与光开关消光比、复用通道数等因素的关系.     

基于线性阵列最优声源分布的双耳声重放技术

使用扬声器重放双耳音频信号会导致扬声器串扰问题.目前为止,对于消除串扰影响较为有效的方法是采用系统求逆技术.但是,在系统求逆过程中往往会出现各种不良影响,如动态范围的损失和鲁棒性的降低.而在此过程中,采用最优声源分布技术可以有效权衡重放效果和串扰消除的效果,但其理论上只适用于环状扬声器阵列,这很大地制约了实际应用的发展.同时,此技术中对频带的划分和扬声器位置的确定只考虑了动态范围的损失.因此,提出了一个新方法可以使最优声源分布技术能从环状阵列中映射到线性阵列上使用,而且对各个扬声器位置和其重放频带的划分不仅关心动态范围,还充分考虑了在最佳听音点上的串扰消除效果.最后,从仿真与实验上验证了新方法的有效性.     

玻璃基片上双层多模光波导的制备

在光学玻璃基片上制作了双层掩埋式多模光波导芯片,这种芯片中的上、下两层光波导均通过熔盐离子交换和电场辅助离子迁移形成。对光波导的横截面以及输出光斑进行了观察,并进行了损耗和串扰测试。研究结果表明:双层多模光波导芯片中上、下两层光波导芯部横截面尺寸分别为29 m19 m和31 m20 m;两层波导的输出光斑尺寸相互匹配;两层波导传输损耗分别为1.000.32 dB/cm和0.780.35 dB/cm;两层光波导之间的串扰在17.7dB左右。这种玻璃基片上的双层多模光波导可以使板级光互连的互连密度增大一倍,提高EOCB的性能。