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液晶自适应光学在天文学研究中的应用展望 被引量:18
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作者 宣丽 李大禹 刘永刚 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期1-9,共9页
液晶波前校正器作为一种高单元密度的新型波前校正器件,通过相息图的衍射可以轻松实现十微米的波前位相校正量。因此,基于液晶波前校正器的自适应光学(LCAO)系统是21世纪天文观测领域非常有希望普及的系统。但是液晶波前校正器存在响... 液晶波前校正器作为一种高单元密度的新型波前校正器件,通过相息图的衍射可以轻松实现十微米的波前位相校正量。因此,基于液晶波前校正器的自适应光学(LCAO)系统是21世纪天文观测领域非常有希望普及的系统。但是液晶波前校正器存在响应速度慢(〉10ms)、能量利用率低的双重问题,国际上一直处于探索研究中。本课题组不但解决了能量问题,而且在速度方面不断取得进步,所研制的LCAO系统与1.23m口径望远镜连接,清晰观测到土星及其环绕的光环带,分辨出4.8和5.5视星等的α-Com双星,成像分辨率达到1.8倍衍射极限分辨率;目前系统延迟时间只有2ms,可以说已达到工程应用水平,在装备8~10m级大口径天文学望远镜方面极具应用潜力。 展开更多
关键词 液晶波前校正器 自适应光学 望远镜
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应用于双色探测器的谐衍射/折射光学系统 被引量:15
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作者 孙强 王肇圻 +3 位作者 刘宏波 王吉增 曹召良 卢振武 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期317-321,共5页
根据红外辐射的窗口特性以及谐衍射透镜的特点,将谐衍射透镜成功地引入红外双色探测器系统的设计中,使系统在两个波段内同时较好地完成了系统轴向像差的校正,波前差都小于1/4波长,"成像质量"接近衍射极限。结果表明,谐衍射透... 根据红外辐射的窗口特性以及谐衍射透镜的特点,将谐衍射透镜成功地引入红外双色探测器系统的设计中,使系统在两个波段内同时较好地完成了系统轴向像差的校正,波前差都小于1/4波长,"成像质量"接近衍射极限。结果表明,谐衍射透镜的光谱特性介于折射透镜与衍射透镜之间,降低了对工艺水平的要求,使系统结构紧凑、片数少、透射比高,具有良好的消像差特性,为红外光学系统设计提供了一种全新的器件。 展开更多
关键词 红外 双色 谐衍射 光学设计
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基于ZEMAX的3D虚拟头盔显示器的光学设计方法研究 被引量:6
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作者 孙强 王健 +3 位作者 董科研 孙金霞 刘建卓 曲锋 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S1期279-282,共4页
根据目镜光学系统原理,采用ZEMAX软件来确定3D虚拟头盔光学显示系统的结构设计方法研究和性能优化。给出了具体设计实例,设计结果表明,3D虚拟头盔光学系统的总长小于49mm、垂轴像差小于60μm、轴向球差小于0.1mm、倍率色差小于20μm、... 根据目镜光学系统原理,采用ZEMAX软件来确定3D虚拟头盔光学显示系统的结构设计方法研究和性能优化。给出了具体设计实例,设计结果表明,3D虚拟头盔光学系统的总长小于49mm、垂轴像差小于60μm、轴向球差小于0.1mm、倍率色差小于20μm、场曲小于0.4mm、畸变小于5%、MTF在30lp/mm大于0.32,总体质量满足3D虚拟头盔显示器的要求。 展开更多
关键词 虚拟显示 头盔 光学设计
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开环液晶自适应光学系统:研究进展和结果(英文) 被引量:3
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作者 曹召良 穆全全 +3 位作者 徐焕宇 张佩光 姚丽双 宣丽 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期15-22,共8页
对于自适应光学系统,液晶波前校正器是一个非常有前景的波前校正器件。传统的向列相液晶波前校正器的主要缺点是偏振依赖和工作波段窄。采用了基于偏振分束器的开环光路设计和优化的能量分割方法来分别解决上述问题。结果显示,开环光路... 对于自适应光学系统,液晶波前校正器是一个非常有前景的波前校正器件。传统的向列相液晶波前校正器的主要缺点是偏振依赖和工作波段窄。采用了基于偏振分束器的开环光路设计和优化的能量分割方法来分别解决上述问题。结果显示,开环光路非常适合于液晶波前校正器,且新颖的能量分割方法显著提高了液晶自适应光学系统的探测能力。 展开更多
关键词 开环 自适应光学 液晶波前校正器
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共形光学系统设计研究 被引量:6
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作者 李东熙 卢振武 +1 位作者 陆子凤 孙强 《红外技术》 CSCD 北大核心 2008年第3期128-132,共5页
设计了一个红外波段共形光学系统,并提出了整体解决方案。共形光学系统具有大偏心、大倾斜光学特性,因其特殊的光学结构须用瞬间视场和目标视场两个视场参量来描述,像差同时随两视场的变化而变化,使系统设计难度大幅增加。通过建立扩展... 设计了一个红外波段共形光学系统,并提出了整体解决方案。共形光学系统具有大偏心、大倾斜光学特性,因其特殊的光学结构须用瞬间视场和目标视场两个视场参量来描述,像差同时随两视场的变化而变化,使系统设计难度大幅增加。通过建立扩展形式的Wassermann-Wolf曲面结构、建立实际光线追迹模型与Zernike多项式模型相辅相成的像差评价体系,提出了共形光学系统整体设计方案,并给出了设计实例。实例结果表明,系统在整个目标视场范围内均得到较好成像质量。 展开更多
关键词 共形光学 光线追迹 泽尼克多项式 目标视场 瞬间视场 像差
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衍射光学在红外仿真光学系统中的应用
6
作者 孙强 王健 董科研 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S2期797-798,共2页
依据衍射光学原理制作的衍射光学元件具有波前任意调制的特点,适合于红外仿真光学系统中高精准的波前位相校准,能够增大系统出瞳口径和距离,其中谐衍射透镜宽广谱消色差特点适用于共口径多波段图像融合仿真技术;另外制作基于衍射光学原... 依据衍射光学原理制作的衍射光学元件具有波前任意调制的特点,适合于红外仿真光学系统中高精准的波前位相校准,能够增大系统出瞳口径和距离,其中谐衍射透镜宽广谱消色差特点适用于共口径多波段图像融合仿真技术;另外制作基于衍射光学原理的各种物理干扰器件,可以达到很高的效率,解决仿真过程中大能量的要求。 展开更多
关键词 衍射光学 红外仿真 光学系统 物理干扰器件
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宽温度范围内折衍混合中波红外消热差光学系统设计 被引量:1
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作者 彭远 魏鸿达 +3 位作者 刘洋 张建文 邓伟杰 付强 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期193-203,共11页
在军事领域应用的红外光学系统,有时需在近200℃的宽温度范围内工作。这一温度范围内,红外光学材料可选的种类进一步减少,系统的热离焦现象也会更为严重,进而导致光学系统难以完成良好的无热化设计。为应对这一挑战,该研究将具有独特消... 在军事领域应用的红外光学系统,有时需在近200℃的宽温度范围内工作。这一温度范围内,红外光学材料可选的种类进一步减少,系统的热离焦现象也会更为严重,进而导致光学系统难以完成良好的无热化设计。为应对这一挑战,该研究将具有独特消热差和消色差特性的衍射元件加入光学系统设计中,并提出了一种针对二次成像系统的材料选择方法。此方法以理想光学系统为基础,利用等效透镜理论将光学系统中的物镜组和中继镜组均等效成由两个单透镜组成的镜组,进而利用T-C图完成对这两个镜组的材料优选。经过深入的分析与评价,最终确定物镜组采用IRG24和ZnS材料组合为最优方案,而中继镜组的最佳材料组合为IRG22和IRG24。依据此种材料组合和理想光学系统的光焦度分配,该研究设计完成了一套中波红外光学系统。该系统的工作波长为3.7~4.8μm,视场角为10°×8°,F数为2,焦距为55 mm,系统总长约为115 mm,冷阑效率达到100%。在20~220℃范围内,全视场的调制传递函数(MTF)均接近衍射极限,维持了良好的成像性能。 展开更多
关键词 光学设计 中波红外 T-C图 衍射元件
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混沌光学系统自适应控制研究 被引量:1
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作者 杨怀江 翁兆恒 +1 位作者 沈柯 周立伟 《长春光学精密机械学院学报》 1996年第3期6-11,共6页
本文提出一种用于混沌光学系统控制自适应控制技术。此自适应控制技术以受控混沌光学系统与其动力学模型的输出差值作为反馈控制函数的宗量,由反馈控制函数的输出对混沌光学系统的系统控制参数进行调整以达到控制目的。由于该技术可消... 本文提出一种用于混沌光学系统控制自适应控制技术。此自适应控制技术以受控混沌光学系统与其动力学模型的输出差值作为反馈控制函数的宗量,由反馈控制函数的输出对混沌光学系统的系统控制参数进行调整以达到控制目的。由于该技术可消除外界因素导致的系统控制参数漂移现象对系统运转的影响,故特别适合于需要混沌光学系统运转稳定在某一具体动力学状态情形下的控制。本文将此技术应用于控制布拉格声光双稳系统的计算机仿真实验中,成功地实现了在发生较大控制参数漂移时仍使布拉格声光双稳系统,运转稳定在任一预定动力学状态上的控制目标。在研究中发现,此自适应技术也可用于使混沌光学系统运转在任意两个状态之间进行转换。 展开更多
关键词 混沌 光学系统 自适应控制
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光学涡旋的研究进展
9
作者 周昂 梁静秋 +1 位作者 梁中翥 王维彪 《微纳电子技术》 北大核心 2016年第2期69-77,134,共10页
从理论、基础技术和应用三个方面对光学涡旋的发展历程和研究进展进行了概述。首先,重点介绍了线性光学涡旋和非线性光学涡旋孤子两种模型的最新理论研究成果,以及产生高亮度、高精度及高能量的光学涡旋的新思路和新方法,如计算全息法... 从理论、基础技术和应用三个方面对光学涡旋的发展历程和研究进展进行了概述。首先,重点介绍了线性光学涡旋和非线性光学涡旋孤子两种模型的最新理论研究成果,以及产生高亮度、高精度及高能量的光学涡旋的新思路和新方法,如计算全息法、新型螺旋相位板法、热透镜法及泵浦光重整法等。然后通过具体数据比较了这些方法的原理和特点。在应用领域,着重介绍光学涡旋在远距离光操纵、天文观测和MEMS微制造等多个应用领域获得的突破性进展,分析了光学涡旋应用的发展趋势,并对未来的研究方向进行展望。 展开更多
关键词 光学涡旋 螺旋相位 相位奇点 螺旋相位板 光学涡旋孤子 光学操控 微电子机械系统(MEMS)
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衍射望远镜光学系统设计 被引量:20
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作者 张楠 卢振武 李凤有 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期106-108,共3页
当前对空间望远镜光学系统的要求是:在宽光谱范围内,系统具有分辨率高、质量轻等特点,衍射望远镜可以满足上述要求。利用Schupmann提出的消色差理论可实现系统宽光谱覆盖,采用平面衍射透镜做物镜可使系统轻量化,降低了成本。设计了一个... 当前对空间望远镜光学系统的要求是:在宽光谱范围内,系统具有分辨率高、质量轻等特点,衍射望远镜可以满足上述要求。利用Schupmann提出的消色差理论可实现系统宽光谱覆盖,采用平面衍射透镜做物镜可使系统轻量化,降低了成本。设计了一个物镜口径为1000mm,f/#=100,用离轴三反射镜做目镜的衍射望远镜。设计结果表明:系统在0.65~0.75μm波段,0.02°×0.035°视场范围内,得到了消色差,接近衍射极限的成像质量。 展开更多
关键词 应用光学 衍射望远镜 消色差 离轴三反射镜
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光纤温度传感器的研究和应用 被引量:41
11
作者 周广丽 鄂书林 邓文渊 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2007年第6期54-57,共4页
分析了光纤温度传感器在温度探测中的优势,综述了光纤温度传感器的发展现状和应用。分别介绍了分布式光纤温度传感器、光纤光栅温度传感器、干涉型光纤温度传感器、光纤荧光温度传感器和基于弯曲损耗的光纤温度传感器的工作原理和研究现... 分析了光纤温度传感器在温度探测中的优势,综述了光纤温度传感器的发展现状和应用。分别介绍了分布式光纤温度传感器、光纤光栅温度传感器、干涉型光纤温度传感器、光纤荧光温度传感器和基于弯曲损耗的光纤温度传感器的工作原理和研究现状,详细介绍了各种传感器的特点及各自的研究方向。 展开更多
关键词 光纤传感 温度 研究现状 应用
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视标引导的自适应光学眼底成像视场精确定位 被引量:11
12
作者 刘瑞雪 郑贤良 +2 位作者 夏明亮 鲁兴海 宣丽 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期1794-1799,共6页
自适应光学眼底相机,由于较高的成像分辨率和人眼等晕角的存在,单次成像的视场被限制在1°左右。必须实现单个视场的精确定位和多个视场的图像拼接,才能得到完整的眼底图像。为了精确定位,文中分析视标引导成像视场的原理,设计了新... 自适应光学眼底相机,由于较高的成像分辨率和人眼等晕角的存在,单次成像的视场被限制在1°左右。必须实现单个视场的精确定位和多个视场的图像拼接,才能得到完整的眼底图像。为了精确定位,文中分析视标引导成像视场的原理,设计了新型的视标引导系统。平行光照明视标,并通过透镜聚焦于人眼瞳孔中心,这样能够精确测量眼底成像视场的位置。基于此搭建的自适应光学系统可在22.6°的眼底范围内成像,精度达到0.003°。这套系统成功实现了单个细胞的追踪和眼底血管的大视场拼接,这将有益于液晶自适应光学系统在临床眼科的应用和推广。 展开更多
关键词 液晶自适应光学 视标引导 视网膜成像
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液晶自适应光学扫描激光检眼镜的光学系统设计 被引量:6
13
作者 程少园 曹召良 +2 位作者 胡立发 穆全全 宣丽 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期253-257,共5页
设计了一套液晶自适应光学扫描激光检眼镜,采用790nm近红外光进行波前探测、视网膜成像以增加受试者的舒适度;采用离轴反射式结构以避免透镜表面的杂散光对探测和成像的不利影响;采用开环校正模式以提高系统稳定性和能量利用率(比闭环高... 设计了一套液晶自适应光学扫描激光检眼镜,采用790nm近红外光进行波前探测、视网膜成像以增加受试者的舒适度;采用离轴反射式结构以避免透镜表面的杂散光对探测和成像的不利影响;采用开环校正模式以提高系统稳定性和能量利用率(比闭环高约1倍)。利用ZEMAX软件对成像系统进行模拟分析,证明系统自身可以达到接近衍射极限水平,MTF@33cycles/mm=0.38(对应视网膜上4μm),MTF@44cycles/mm=0.2(对应视网膜上3μm),轴向分辨率约80μm,满足设计要求。 展开更多
关键词 自适应光学 扫描激光检眼镜 液晶空间调制器 开环
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折/衍混合透视型头盔显示器光学系统设计 被引量:11
14
作者 杨新军 王肇圻 +1 位作者 孙强 卢振武 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期9-12,8,共5页
为满足头盔显示器(HMD)对大视场、高像质和彩色显示的要求,提出了改进型 HMD 光学系统。该系统以彩色 LCD 为图像源实现彩色显示;以折/衍混合单透镜代替双胶合,利用其负色散和波面任意整形特性消除系统色差及改善波前像差。图像源发出... 为满足头盔显示器(HMD)对大视场、高像质和彩色显示的要求,提出了改进型 HMD 光学系统。该系统以彩色 LCD 为图像源实现彩色显示;以折/衍混合单透镜代替双胶合,利用其负色散和波面任意整形特性消除系统色差及改善波前像差。图像源发出的光束在分束器附近成中间像,可增大系统视场;出瞳在中继光学组元中间成像,可减小系统口径,增大出瞳直径;球面耦合器将分束器反射过来的光束准直后投射到人眼,能消除人眼反复观察不同焦距的视频图像和外界图像所造成的疲劳。该系统垂轴色差小于 42μm,视场扩大为 40°(水平)×30°(垂直),分辨力接近人眼的最小分辨能力;口径小于 46mm,重量比现有 HMD 光学系统下降 47%。 展开更多
关键词 头盔显示器 衍射光学元件 光学系统设计
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基于实际光线追迹的共形光学系统设计 被引量:7
15
作者 李东熙 卢振武 +1 位作者 孙强 陆子凤 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期834-838,共5页
提出了基于实际光线追迹的共形光学系统设计方法,获得了较好的设计结果。共形光学系统具有偏心、倾斜特性,需用两个视场参量来描述——关联视场和瞬时视场。随着关联视场的变化,系统的球差与各类轴外像差呈现出动态变化特性。共形光学... 提出了基于实际光线追迹的共形光学系统设计方法,获得了较好的设计结果。共形光学系统具有偏心、倾斜特性,需用两个视场参量来描述——关联视场和瞬时视场。随着关联视场的变化,系统的球差与各类轴外像差呈现出动态变化特性。共形光学系统中,像散和彗差是最重要的两种像差,强烈地影响系统成像质量。与一般的光学系统相比,共形光学系统光学设计难度进一步提高。已发表的有关共形光学系统设计的文章都基于泽尼克多项式像差理论,限制了系统像差的进一步详细分析。为此,通过建立实际光线追迹像差模型有效克服了上述难点。实例结果表明,该方法能有效指导共形光学系统设计。最后在整个关联视场内得到较好的成像质量。 展开更多
关键词 共形光学 光线追迹 关联视场 瞬时视场 像差
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变焦距光学系统降低公差灵敏度的方法 被引量:11
16
作者 赵阳 巩岩 胡宜宁 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第7期121-125,共5页
针对高分辨力CCD探测器(1 k×1 k,6.3μm×6.3μm),确定了一个可见光波段连续变焦光学系统,传递函数(MTF)接近衍射极限。本文通过公差分析可知前固定组和变倍组的公差灵敏度非常高,对加工和装调提出了苛刻的要求。该方法根据设... 针对高分辨力CCD探测器(1 k×1 k,6.3μm×6.3μm),确定了一个可见光波段连续变焦光学系统,传递函数(MTF)接近衍射极限。本文通过公差分析可知前固定组和变倍组的公差灵敏度非常高,对加工和装调提出了苛刻的要求。该方法根据设置前固定组轴向移动补偿和焦面轴向补偿来降低前固定组的公差灵敏度和提高系统成像质量,并分析了前固定组轴向补偿机械结构的可行性。通过分析公差灵敏度产生的原因,提出对敏感表面上的入射角进行合理优化设计以有效降低公差灵敏度。实验结果表明,在不增加成本的前提下降低加工和装调难度,提高系统整体性能。 展开更多
关键词 变焦距系统 高分辨力 公差灵敏度 角度优化 轴向补偿
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成像光谱仪离轴三反望远系统的光学设计 被引量:25
17
作者 李欢 向阳 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期500-504,共5页
视场宽、结构紧凑、体积小、质量轻是空间光学成像系统设计研究的热点。在共轴三反镜系统的几何光学成像理论基础上,从离轴三反望远系统的方案选择、初始结构计算、三级像差的校正及光学系统的优化4个方面,研究了成像光谱仪用宽视场、... 视场宽、结构紧凑、体积小、质量轻是空间光学成像系统设计研究的热点。在共轴三反镜系统的几何光学成像理论基础上,从离轴三反望远系统的方案选择、初始结构计算、三级像差的校正及光学系统的优化4个方面,研究了成像光谱仪用宽视场、大相对孔径离轴三反消像散望远系统的设计问题,设计出一个光谱范围1.0~2.5μm、焦距f′=300mm、相对孔径f′/4、视场角6.8°×0.1°的离轴三反望远系统,系统非球面最高次数为4次,总长约为f′/2,对于空间频率30lp/mm处,调制传递函数值均大于0.8。 展开更多
关键词 成像光谱仪 望远系统 光学设计 三反镜系统
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具有整体径向挠性的光学元件多点均匀支撑结构 被引量:8
18
作者 赵磊 彭海峰 +1 位作者 于新峰 东立剑 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期43-48,共6页
光刻投影物镜中透镜的面形精度是影响光学系统成像质量的关键因素之一。为满足透镜面形精度RMS值优于1~2 nm的指标要求,本文提出了一种具有整体径向挠性的透镜多点均匀支撑结构,基于自重变形和热变形对支撑块尺寸进行了优化设计,分析了... 光刻投影物镜中透镜的面形精度是影响光学系统成像质量的关键因素之一。为满足透镜面形精度RMS值优于1~2 nm的指标要求,本文提出了一种具有整体径向挠性的透镜多点均匀支撑结构,基于自重变形和热变形对支撑块尺寸进行了优化设计,分析了透镜在优化后的支撑结构下由自重和热载荷引入的面形变化情况,结果表明:自重引起的透镜上表面面形去除power项后RMS为0.429 nm,下表面面形去除power项后RMS为0.294 nm;热载荷引起的透镜上表面面形RMS为0.409 nm,下表面面形RMS为0.063 nm,能够满足光刻投影物镜中透镜的高精度面形要求。 展开更多
关键词 光刻投影物镜 透镜支撑结构 自重变形 热变形
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超高精度光学元件加工技术 被引量:12
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作者 马占龙 王君林 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期1485-1490,共6页
为满足193 nm投影光刻物镜对光学元件不同频段的精度要求,提出了一种将超光滑加工和高精度面形修正相结合的超高精度光学元件加工技术。分别介绍了微射流超光滑加工技术和离子束高精度面形修正技术的基本原理。在自行研制的微射流超光... 为满足193 nm投影光刻物镜对光学元件不同频段的精度要求,提出了一种将超光滑加工和高精度面形修正相结合的超高精度光学元件加工技术。分别介绍了微射流超光滑加工技术和离子束高精度面形修正技术的基本原理。在自行研制的微射流超光滑加工机床和购置的离子束加工机床上对一直径Φ100 mm的熔石英平面镜进行了超高精度加工,经两次超光滑和一次离子束迭代加工后其面形由初始的rms值35.042 nm改善到3.393 nm,中频粗糙度由rms值0.389 nm改善到0.309 nm,高频粗糙度rms值由0.218 nm改善到0.080 2 nm。最后采用功率谱密度函数对加工前后的光学元件表面质量进行了分析评价。结果表明:采用微射流超光滑加工技术和离子束加工技术相结合的加工方法可以全面提升光学元件的面形精度和中、高频粗糙度,通过合理的工艺优化完全能够获得满足193nm投影光刻物镜要求的超高精度光学元件。 展开更多
关键词 光学制造 超光滑 离子束 面形精度 表面粗糙度
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硅纳米线阵列的光学特性 被引量:5
20
作者 周建伟 梁静秋 +1 位作者 梁中翥 王维彪 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期894-898,共5页
在常温常压条件下,采用改进的金属催化化学腐蚀方法在n型单晶硅片(100)上制备了大面积垂直于硅衬底、直径均匀、排列整齐的硅纳米线阵列。分析了样品的表面形貌和反射谱,纳米线直径为1050 nm。在腐蚀时间分别为15,30,60 m in时,纳米... 在常温常压条件下,采用改进的金属催化化学腐蚀方法在n型单晶硅片(100)上制备了大面积垂直于硅衬底、直径均匀、排列整齐的硅纳米线阵列。分析了样品的表面形貌和反射谱,纳米线直径为1050 nm。在腐蚀时间分别为15,30,60 m in时,纳米线长度分别为9,17,34μm。样品的减反射性能优异,在3001 000nm波段,得到了2.4%的反射率。初步分析了纳米线阵列的减反射机制和不同腐蚀时间样品的反射率差异。 展开更多
关键词 金属催化化学腐蚀 硅纳米线阵列 减反射
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