基于可调剪切干涉曝光方法的大口径液晶偏振光栅制备

为了解决传统偏振全息干涉方法受限于过长的光路难以制备长周期的大口径液晶偏振光栅的问题,提出了基于液晶偏振光栅模板的可调剪切干涉曝光方法,并通过理论分析了制备偏振光栅的周期随模板方位角及沿光轴轴向位置的变化。利用小口径高效液晶偏振光栅作为模板搭建可调剪切干涉曝光光路,并基于此制备了数十微米周期的200 mm口径液晶偏振光栅,平均衍射效率达到99%以上,平均周期约为59.86μm,周期分布不均匀性约为0.07%。实验结果表明,调剪切干涉曝光方法能够制备大口径的长周期偏振光栅,周期和效率分布均匀,还具备周期易于调节、结构紧凑和抗振动干扰强等优势。

双曝光全息干涉法用于风洞中激波流场的研究

本文论述了双曝光全息干涉法在激波流场研究中的应用．对于形状不规则模型在超音速风洞中产生的激波流场，由于对这种流场进行数值计算几乎不可能，从实验上对其进行定量测量就显得尤为重要．本文很好地解决了某种不规则模型超音速激波流场的定量测量问题，获得了激波流场的有限条纹全息干涉图，并利用图象处理技术对干涉图进行了细化处理，再用人机交互的方式采集数据计算出条纹的位移量，最后用拉普拉斯变换法计算出流场的密度分布值．

激光散斑二次曝光干涉法测量微小位移和形变

分析和讨论了激光散斑二次曝光干涉法测量微小位移和形变的原理及方法,提出了位移散斑图是该测量方法中的关键因素。

单轴受压岩石破裂过程的双曝光全息干涉法实验研究

应用双曝光全息干涉法测定了单轴受压岩石变形断裂全过程的全自干涉条纹图，探讨了不同变形阶段岩石的干涉条纹变化特征，为岩石变形断裂问题的深入研究提供了一条有效的新途径。

简并四波混频实时两次曝光干涉计量

利用LiNbO3 ∶Fe晶体的光响应时间特性 ,提出了简并四波混频相位共轭进行实时两次曝光干涉测量的方法 .它具有普通全息干涉计量的实时法和两次曝光的综合特性 。

单轴受压岩石破裂过程的双曝光全息干涉法实验研究

应用双曝光全息干涉法测定了单轴受压岩石变形断裂全过程的全息干涉条纹图 ,探讨了不同变形阶段岩石的干涉条纹变化特征 。

基于数字化二次曝光干涉的光学元件波前畸变测量

将傅立叶变换条纹分析方法与二次曝光全息干涉计量相结合 ,提出了数字化二次曝光干涉术 ,用于测量光学元件引入的波前畸变。文中给出了理论分析 ,模拟与光学实验结果证实提出的方法具有高精度、快速的波前测量特点 。

四激光束干涉光刻制造纳米级孔阵的理论分析

为提供一个在大范围内曝光出深亚微米甚至纳米级周期性密集图形的廉价的方法 ,研究了四激光束干涉光刻的原理 ,分析了干涉曝光的结果 ,并进行了计算机模拟 用现有的光源 ,如4 4 2nm、365nm、2 4 8nm、193nm激光 ,曝光得到的图形的临界尺寸容易做到 180～ 70nm 具有实际上无限制的焦深和容易实现的大视场 适合硅基CCDs。

干涉条纹相位锁定系统

干涉曝光系统中干涉条纹的相位漂移会导致曝光对比度降低,为了有效抑制相位漂移,利用声光调制器对干涉光频率进行实时调制。分析了条纹漂移的特点,指出了主要干扰源是0~5 Hz的空气扰动。应用数值分析法得到了条纹漂移量与曝光对比度的关系曲线,并以此为依据提出了条纹锁定精度的目标值。针对所要达到的锁定精度,给出了系统硬件的选型方法,搭建了基于RTX的干涉条纹相位锁定系统。利用闭环辨识的方法得到了系统的参数模型,完成了反馈控制器的设计,最终实现了实时锁定条纹相位的功能。实验结果表明,在400Hz的控制频率下,干涉锁定系统能够有效抑制0~5Hz的低频扰动,干涉条纹相位漂移的3σ值可以控制在±0.04个条纹周期内,满足干涉光刻的曝光对比度要求。

双曝光数字全息三维变形测试

全息三维变形测试在军事、工业测试中有重要意义,而传统的全息术由于记录、显影、定影、再现、复位等条件使其应用受到限制。文中应用CCD实现了数字全息,不仅避免了传统全息显影、定影等过程,也避免了全息材料非线性记录等缺点,并基于双曝光全息干涉术和四步相移法原理,实现了数字相移,取代了传统的应用压电位移器等机械相移法,实现了物体的三维变形测试。由物体变形的二维等高线图和三维立体图,可判读物体变形的大小、变形的方向和变形的形状。大量的实验表明,该方法不仅简化了全息干涉测试的光学装置,而且具有操作简单,测试精度高,其精度容易达到1/10波长。

爆轰波通过扩张喷管的双曝光全息实验和数值研究

结合实验和数值模拟方法,对以脉冲爆轰发动机为背景的爆轰波通过扩张喷管的流动进行了系列研究。实验采用双曝光全息干涉方法对爆轰波绕射流场进行测量,得到了比传统的纹影法更清晰和可定量化的照片。发展了基于非结构四边形网格自适应有限体积程序,结合基元化学反应模型对扩张喷管中爆轰化学反应流场进行了数值模拟,模拟结果与实验照片吻合较好。实验和数值模拟结果表明,爆轰波绕射具有许多和激波绕射不同的流场特征,其中包括二次起爆现象、化学反应面与前导激波相脱离而引起的复杂流场等,同时初始压力和扩张角度变化也对爆轰波绕射过程产生较大影响,初始压力越低,化学反应区和前导激波分离现象越明显,且前导激波的曲率越大。

大学物理实验引入全息干涉技术定性观测温度场的变化

根据全息干涉度量技术提出了一种定性观测温度场的方法———双曝光干涉法 。

位相物体的全息干涉可视化实验

本文引入全息干涉技术,通过全息直接干涉法、暗场干涉法、纹影干涉法和二次曝光全息干涉法四种方式,分别在全息干板上记录了透明位相物体的光强信息。干板经显影、定影和漂白后,利用钠黄光再现出位相物体,结果发现在全息干板的分辨率范围内后三种方式均能观察到直观的位相物体,实现对位相物体的可视化,但显示效果各异。

嵌入式三色光变器设计

为解决目前亚波长二元矩形结构在光学防伪应用方面存在的防伪性能有待提升、制作困难导致性能劣化等问题,提出正弦结构等效矩形结构实现基于嵌入式亚波长一维单周期正弦结构的三色光变器.模拟仿真表明,亚波长正弦结构与原亚波长矩形结构性能相似,可获得优越的三色变换功能.当自然光以45°角入射时,可在方位角0°,58°,90°分别获得相应的蓝光、绿光、红光三色反射峰,反射率分别达到90%,89%,100%.分析并提出了该器件周期、槽深、膜厚以及入射角变化对反射峰的影响规律,探索了运用无掩模的双光束干涉曝光法制作母版的实验过程.提出的正弦结构三色光变器实现了方位角调节的高衍射效率自然光三色光变效果,突破了目前两色光变防伪的局限,同时降低了制作难度,可用通用的全息生产技术制作光栅结构,在光变图像防伪领域有重要应用.

过氧聚钨酸薄膜上光栅的制备

用过氧聚钨酸 (PPTA)水溶液 ,通过离心涂膜法在显微镜载玻片上制备了具有光滑表面且厚度为 1 0 0nm的 PPTA薄膜 .利用 PPTA薄膜在紫外光照下可硬化的特点 ,在薄膜上制备光栅进行研究并通过双光束干涉曝光法 ,制备了凹面光栅 .结果表明 ,PPTA是作为研制光栅以及其它光学元件的薄膜材料 。

基于PDMS的光纤端面微纳结构转移法

微纳光纤传感器将微纳加工与光纤传感技术有机结合,具有重大的科研意义和产业化潜力。现有加工方法无法达到任意复杂三维结构可制备化,从而限制了微纳光纤传感器的发展。介绍了一种新型微纳加工方法,该方法在聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜上实现微纳结构的制备,之后将薄膜连同微纳结构一同转移到光纤端面,在光纤端面实现人为定义三维立体微纳结构。通过在扫描电镜下对制备的样品进行检测,确认PDMS薄膜及其上三维结构可被无损转移至光纤端面。该方法具有易制备、低成本且可加工三维微纳结构的特点。

扫描干涉场曝光系统中周期设定对曝光刻线相位的影响

扫描干涉场曝光系统中的干涉条纹周期是相位锁定系统的重要参数,其设定值与名义值之间的偏差会引起相邻扫描间的干涉条纹相位拼接误差。为获取以扫描曝光方式所制作光栅的衍射波前特征,根据步进扫描曝光的特点及动态相位锁定的工作原理,建立了扫描曝光的数学模型,给出了曝光刻线误差及曝光光栅周期的变化规律,并进行了相关实验验证。结果表明,相位锁定中周期设定误差会带来周期性的刻线误差。曝光光栅周期会随周期设定值的变化而改变,当周期设定误差较小时,曝光光栅周期等于周期设定值。对于曝光光斑束腰半径为0.9mm、曝光步进间隔为0.6mm、曝光条纹周期为555.6nm的系统参数,周期设定的相对误差小于278×10-6时,周期性的刻线误差小于1nm。若要求曝光对比度大于0.9,则周期设定的相对误差需要控制在92.6×10-6以内,周期设定值及曝光光栅周期的可变范围为102.8pm。

扫描干涉场曝光系统中干涉条纹周期测量误差对光栅掩模槽形的影响

扫描干涉场曝光系统中干涉条纹周期的测量误差是影响曝光过程中相位拼接的主要因素。为制作符合离子束刻蚀要求的高质量光栅掩模,建立了条纹周期测量误差与扫描曝光对比度关系的数学模型,利用光刻胶在显影过程中的非线性特性,建立了扫描干涉场曝光光栅的显影模型,给出了光栅掩模槽形随周期测量误差的变化规律,并进行了实验验证。结果表明:周期测量误差不仅会使掩模槽形变差,还会引起槽形在空间上的变化。在周期测量的相对误差一定时,相位拼接误差与相邻扫描间的步进间隔成正比,与干涉条纹周期成反比。在显影条件一定、曝光光束束腰半径1mm、曝光步进间隔0.8mm、曝光线密度1800gr/mm时,周期测量误差控制在139ppm以内,理论上可以制作槽底洁净无残胶、槽形均匀的光栅掩模。

用于扫描干涉场曝光的超精密微动台设计与控制

扫描干涉场曝光(SBIL)系统中曝光效果与工件台的运动性能密切相关。为了制作纳米精度的大面积平面光栅,工件台采用了粗微叠层结构设计,其中微动台是实现工件台运动精度的关键。基于SBIL原理,推导了干涉条纹周期测量精度与曝光对比度的关系。针对移动分光镜测量干涉条纹周期的方法,结合周期测量精度需求,分析了微动台定位精度指标,提出了实现微动台x、y、θz三个自由度定位精度的控制器设计方法,并在微动台系统上进行了实验验证。结果表明,微动台x方向定位精度可达±1.51nm,y方向定位精度可达±5.46nm,θz定位精度可达±0.02μrad,可以满足SBIL的需求和干涉条纹周期测量的精度要求。

扫描干涉场曝光系统中干涉条纹周期精确测量方法

扫描干涉场曝光系统中的干涉条纹周期是相位锁定系统的重要参数,为精确测量干涉条纹周期,根据扫描干涉场曝光系统的特点提出了分束棱镜移动测量干涉条纹周期的方法,根据高斯光束传播理论,分析了该方法的理论误差;提出了周期计数法对周期测量数据进行计算。为降低对系统二维工作台运行及稳定精度的要求,提出了小行程高精度位移台辅助测量周期的方法,并进行了相关实验验证。结果表明:小行程位移台辅助周期测量方法在原理上可行,对于干涉条纹线密度1800 line/mm的系统参数,小行程位移台辅助周期测量的重复性可达到1.08×10-5(σ值),曝光实验的实测值与理论模型之间一致性较好,验证了该周期测量方法的可行性。