新型低驱动电压电子纸显示单元的研究

研制了一种基于介质上电润湿(electrowetting-on-dielectric,EWOD)的新型低驱动电压电子纸反射式显示单元器件.本文分析了器件的工作原理以及性能影响因素,并提出用优化的氮化硅与碳氟聚合物复合介质层来改善器件的驱动电压.实验证实,器件在15V低电压驱动下成功实现了"开启"、"关闭"功能,其"开启"、"关闭"响应时间小于1/30s.     

一种新型厌水性碳氟聚合物薄膜的制备

利用ICP-CVD工艺制备出一种新型厌水性碳氟聚合物薄膜,并给出了制备薄膜的工艺参数.通过观测该薄膜的表面形貌和它与去离子水之间的接触角,结果表明,该薄膜均匀致密,与去离子水之间的接触角高达110°.     

介质上电润湿现象的研究

介绍了介质上电润湿的基本原理,分析了介质层材料的介电常数对接触角变化的影响,并提出了优化介质薄膜厚度的方法,为介质上电润湿的进一步应用提供了理论基础.     

计算全息补偿检测自由曲面的高精度位姿测量

为实现自由曲面的定位与位姿高精度测量,提出了“光学-机械”基准定位法,建立了位姿测量模型,并对该方法的定位误差和基准选择展开研究。根据三坐标测量机与计算全息提出了“光学-机械”基准定位法。然后,采用球形安装的回射器（Sphere Mounted Retroreflector,SMR）、猫眼、基准球作为基准,基于波像差理论与视差效应分别建立了3种基准的位姿测量模型,得到了位置误差与基准区域波前像差的函数关系,并对3种位姿测量模型进行对比。最后,对3种基准位姿测量方法进行仿真及实验验证,实测结果与模型的残差结果均小于0.05λ,相对误差均小于2.43%,验证了模型的准确性。实验结果表明,当检测距离为1 000 mm时,猫眼法的轴向定位误差为24μm;基准球法的轴向定位误差为50μm;SMR靶球法的轴向定位误差为16μm,X,Y方向的定位误差为1μm,滚转角定位误差为3.26″。SMR靶球法的定位误差最小、检测动态范围最大且检测光学元件的自由度最多,更适用于自由曲面的高精度位姿检测。     

基于非理想标准镜的子孔径拼接干涉检测技术研究

在大口径光学镜面的检测中,随着参考镜尺寸的增加,加工精度的制约,重力变形,温度,环境等因素的影响使得参考镜在检测中已经不能作为理想平面镜。文中基于最大似然估计（ML）算法,Zernike 多项式拟合对利用非理想平面镜作为参考镜的子孔径拼接检测建立了一套合理的拼接算法和数学模型。并结合工程实例,完成了对2.5 m3.5 m 椭圆形平面镜的模拟拼接实验,拼接前后全孔径面形误差分布是一致的,其PV 值和RMS 值的偏差分别为0.022 与0.001 3 。全口径相位分布的PV 值与RMS 值的相对误差分别为2.81%与0.81%。实验结果表明:利用ML 拼接算法可以高精度地完成对参考镜为非理想平面的大口径平面镜的拼接检测。     

ICP-CVD制备高质量疏水性碳氟聚合物薄膜的研究

在室温下以c-C4F8为反应气体,采用电感耦合等离子体化学气相淀积(ICP-CVD)法制备出碳氟聚合物薄膜,研究了工艺条件与薄膜的光、电性能和结构与疏水性的相关性。结果表明,薄膜结构均匀致密,主要由C-CFX、CF、CF2和CF3组成;当射频功率为400 W,c-C4F8的流量为40 sccm时,制备出的薄膜和去离子水之间的接触角高达112°。     

非零位拼接检测凸非球面金属反射镜

随着单点金刚石车削技术和抛光技术的发展,实现了金属反射镜的快速高效低成本制造。然而,金属反射镜的检测手段存在明显不足,尤其是没有一种快速、高效的检测手段用于检测凸非球面金属反射镜。为提高凸非球面金属反射镜的检测效率,提出一种非零位拼接检测凸非球面金属反射镜的检测方法。结合工程实例,对口径为120 mm,顶点曲率半径R为1121.586 mm,二次曲线常数K为?2.38的凸非球面金属反射镜进行了拼接检测实验,拼接所得面形误差均方根值（RMS）为0.016λ(λ=632.8 nm)。与Luphoscan检测结果对比,验证了非零位拼接检测方法的检测精度RMS为0.007λ,结果表明该方法能够实现凸非球面金属反射镜的快速、高效检测。     

用于微流控芯片系统的超疏水表面的制备

为了分析超疏水表面的物理特性及应用前景,介绍了粗糙超疏水表面的两种理论模型,提出了一种基于MEMS加工技术的超疏水表面制备工艺,即利用ICP刻蚀工艺制备规则的硅方柱,并用旋转涂覆TeflonAF1600作为疏水薄膜,制备了疏水特性可控的硅表面。对接触角进行了测量,结果表明,在平整Teflon薄膜表面上,去离子水液滴的本征接触角约为117°,在边长间距比为10μm/35μm的方柱表面上的去离子水液滴显现接触角可达170°。另处,还给出了为避免Wenzel液滴出现的“安全”设计参数(方柱间距边长比小于2.5),以及一种基于润湿性梯度的微流体操控方案。     

介质上电润湿液滴驱动的研究

制备了介质上电润湿液滴驱动器,该驱动器采用“三明治”结构下极板由Ti/Pt微电极阵列、Si3N4介质薄膜、碳氟聚合物疏水薄膜组成,上极板是覆盖有疏水薄膜的透明电极,液滴被夹在上下电极之间。分析了驱动器的驱动原理、驱动阻尼以及介质层捕获电荷的影响,讨论硅油填充“三明治”结构和空气填充“三明治”结构的差异。     

高次离轴凸非球面反射镜组合加工（特邀）

为提高离轴三反消像散（TMA）光学系统中次镜的制造效率和精度,开展了离轴凸非球面反射镜组合加工和零位检测的研究工作。首先,介绍了方形(298 mm×264 mm)高次离轴凸非球面反射镜的光学参数、技术指标和总体加工路线;其次,提出了铣磨加工工艺策略以及基于气囊和沥青的小磨头组合加工工艺;最后,阐述了光学零件抛光阶段采用的背部透射零位补偿检测法和Offner型零位补偿器,并采用光线追迹法对镜片的零位补偿检验面形畸变进行了矫正,最终面形RMS值为0.025λ （λ=632.8 nm）,满足技术指标要求。上述组合加工工艺和背部透射零位补偿检测方案可以显著提升高次离轴凸非球面反射镜的加工精度和效率。