输入光束光斑半径变化对BOE整形环的影响

在已设计的 16阶用于将He Ne基模高斯光束转换为厚环形光束二元光学元件基础上 ,模拟计算了输入光束光斑半径变化对所设计的二元光学元件整形环效果的影响 ,模拟结果显示 ,当光斑半径偏离设计值在± 5 0 μm范围内 ,环上均匀性的均方误差不超出设计值的 5 %。同时 ,给出了输入光斑半径为 1.74 5mm时的实验结果及6 6

加权GS算法的权因子对BOE整形效果的影响

采用加权GS迭代算法,以高斯光束均匀化为例,模拟计算了算法中权因子的大小对所设计的BOE整形效果的影响;利用最佳权因子设计了16阶的二元光学元件,并与权因子为其他值时进行了比较。模拟结果表明,随着权因子的增大,均方差减小,而衍射效率降低,得到了最佳的权因子值。

Application of binary optical element to infrared hyperspectral detection

Binary optical element (BOE) is applied to infrared hyperspectral detector. A new type of infrared hyperspectral detecting image system is designed based on the characteristics of abun-dant color-dispersion of BOE, and an example of combining refractive-diffractive zoom optical sys-tem with Cassegrain system is presented. The system not only has simple structure, long back-working distance and few requirements for material but also can increase the image resolu-tion, abilities of accepting ray energy and registration. Consequently, by adding an appropriate stare array detector to the system, the detecting precision can be raised.

石英基底上亚微米级二元光学元件的电子束直写加工工艺

使用电子束直写加工工艺,在石英基底上完成了亚微米级8台阶二元光学元件的光刻加工。由于石英基底为绝缘体,导电性差,不利于电子束直写时电荷的传导。为了抑制石英基底上电荷的积累,探讨了不同的增强导电技术对电子束直写效果的影响,最终选择了光刻胶表面沉积金属的方式,同时配合优化的特定对准标记设计,不仅提高了电子束直写在石英基底上加工二元光学元件的对准精度,套刻误差小于400 nm,而且拼接缺陷大幅度减少,显著提升了元件的加工质量。

二元光学元件横向加工误差对衍射效率的影响

横向加工误差包括对准误差和线宽误差,加工误差对衍射效率的影响是二元光学元件研究的重要问题。本文基于标量衍射理论,提出了一种与MATLAB相结合的分层计算方法,重点分析了4阶和8阶二元光学元件横向加工误差和衍射效率的关系。结果表明,控制8阶二元光学元件对准误差,可抑制衍射效率的迅速下降,适当调整线宽能够减小对准误差造成的影响。这些结果对二元光学元件的加工有重要的参考价值。该方法简便且适用性强,可对二元光学元件的加工误差进行准确分析。

实现ICF束匀滑的二元光学器件设计与制作

采用爬山法和模拟退火法相结合的混合优化算法，设计得到了二元光学器件的良好位相结构；基于高斯分布随机信号模型，分析了二元光学器件对输入波面位相畸变的宽容度。首次针对波长λ＝ １．０５３μｍ 研制了 １００ｍ ｍ 的连续位相二元光学器件，并通过多级衰减片及 Ｃ Ｃ Ｄ 实现了焦斑光强分布测量，结果表明得到了边缘陡峭、旁瓣小、中心主瓣具有一定均匀性、且没有中心零级锐脉冲的焦斑光强分布。

60°对角视场的折/衍混合透视型头盔显示器(英文)

分析了离轴、大视场角透视型头盔显示器光学系统的设计方法,提出了利用衍射光学的独特性质设计了大视场、宽波段、离轴折/衍混合透视型头盔显示器光学系统.该系统具有10 mm的出瞳直径和22 mm的出瞳距离,且满足人因素要求.另外,该系统色差仅14μm,系统口径小于46 mm,满足双目视觉要求.整个系统适合具有15 mm对角直径SVGA分辩率的彩色液晶显示器(LCD) .

二元光学元件激光直接写入设备的研制

本文介绍了二元光学元件制作的基本情况 ,国外制作二元光学元件设备的发展情况及国内制作二元光学元件设备的现状。重点介绍了长春光机所研制的二元光学元件激光直接写入设备中机械总体方面的主要关键技术 ,给出了导轨、传动系统、回转轴系、调焦伺服机构的主要技术指标和完成情况。另外还介绍了临界角法的调焦原理及实现光学调焦的调焦机构。

用改进的两步模拟退火法进行二元光学元件的设计

为了减少二元光学元件设计的计算量并提高设计精度,在对现有算法机理进行深入分析的基础上,提出了适用于二元光学元件设计的两步模拟退火法.该算法在整个退火过程中采用先量化后优化的策略,并将优化过程分为两个阶段:搜索并锁定最优解区间;快速收敛到最优解.模拟实验显示,与传统设计方法相比,该算法不仅保持了全局寻优的特点,而且提高了稳健性和效率.算法剔除了对设计结果影响较大的量化误差,提高了设计精度.用此法实例设计了单焦面辐射聚焦元件,得到了与目标图像一致的光学实验结果.

折/衍混合多光谱红外成像光谱仪离轴系统设计

采用二元光学透镜作为分光元件的多光谱成像光谱仪,由于焦距随波长的变化改变了系统的F数,因此改变了系统的放大率,从而引起光谱图像的像元配准误差。为改进基于二元光学透镜的多光谱成像光谱仪的性能,首次提出将离轴三反射镜系统与具有二元光学透镜的变焦距系统相结合的新技术方案。设计了由三片二次非球面生成的无中心遮拦的前置望远镜,该望远镜不仅有利于提高多光谱成像光谱仪的集光能力,且有利于系统的小型轻量化。同时设计了含二元光学透镜的三片型变焦距组件,用来消除多光谱成像光谱仪的像元配准误差。整个多光谱成像光谱仪系统仅有6个单片,非常简单。另外,该系统在空间频率为20 c/mm时MTF超过0.3,充分满足红外焦平面探测器对多光谱成像系统分辨率的要求,像面尺寸为7.2 mm。适用于探测单元尺寸为25μm、规格为128×128元的红外焦平面探测器。

用于ICF激光驱动器的谐波分离器制作误差宽容度研究

基于标量衍射理论 ,在傅立叶光学基础上 ,推导出了谐波分离器衍射效率与其结构参量的关系式 ;系统地分析了制作误差对衍射效率的影响并进行了计算机模拟研究。

衍射光学元件制作技术及未来展望

回顾了衍射光学元件（ＤＯＥ）制作技术的发展过程，介绍了未来制作技术的发展以及元件演变的未来趋势。

基于免疫遗传算法的二元光学元件的位相设计

在激光诱导扩散中,需要利用二元光学元件对激光器输出的高斯光束进行整形,以实现曝光区的温度分布均匀化。为了得到二元光学元件的位相分布,采用免疫遗传对相位分布进行设计。免疫遗传算法中采取变频率的交叉操作、变异操作,克服了遗传算法在局部搜索解空间上效率差的缺点,并使算法跳出局部极大值的能力得到了增强。采取由正向记忆细胞库提取的免疫疫苗对抗体群进行接种,使群体的进化方向得到引导,提高了算法的进化效率;采取由反向记忆细胞库提取的劣化疫苗对抗体群进行反向接种,减少算法的重复运算,极大地抑制了群体退化;采用B、T细胞的作用机制,保持群体在进化过程中的多样性,很大程度上抑制了算法未成熟收敛。运算结果表明,免疫遗传算法较遗传算法具有更高的算法效率和更强的寻优能力。最后考虑到实际加工,对最优解做适当调整得到了更适合于实际加工的二元光学元件的位相分布。

二元光学双波段红外成像光谱仪

根据红外辐射的大气窗口特性、二元光学元件特殊的色散特性和多级衍射特性 ,提出了利用二元光学透镜的新型中波和长波红外双波段成像光谱技术 ,从理论上阐述了二元光学双波段红外成像光谱仪的基本原理和设计方法 ,实际例子证明了设计的可行性 ,利用此方法可研制轻型。

电寻址空间光调制器“黑栅”效应的消除方法

提出了两种消除电寻址空间光调制器由于低开口率所引起的“黑栅”效应的方法 :利用衍射微透镜阵列的方法和利用纯相位型光束整形器件阵列的方法 分析了这两种方法的基本原理 ,给出了微透镜阵列和光束整形器件阵列的设计思想 ,并比较了这两种方法的异同点 采用杨一顾相位恢复算法得到了光束整形结果 理论分析及仿真计算表明

基于迭代傅里叶变换算法的光束整形元件位相编码的优化设计

基于迭代傅里叶变换算法 ,提供了对具有 2个台阶二元光束整形元件进行位相编码的优化设计方法 ,详细研究了初始位相选取以及引入强度自由度、位相自由度在迭代傅里叶变换算法中对再现像品质的影响 。

一种二元光学元件阵列微芯模的工艺设计研究

提出一种二元光学元件微型芯模的工艺设计方法,该方法利用了数字调制器件(DMD芯片)的空间光调制特性。首先通过编程设计出二元光学器件的相关软件,以实现菲涅耳透镜、达曼光栅、龙基光栅等各种矢量图形,经过14倍精缩光学系统,将由DMD芯片生成的二元光学器件图像成像在涂有光刻胶的基板上。经显影、定影和坚膜后,再利用电化学蚀刻,得到一种二元光学阵列的微芯模。这种二元光学的芯模制作方法可以方便、高效、低成本地用于制作微光学器件。

基于二元光学的多通道SPR传感芯片及其系统设计

提出一种基于二元光学的新型多通道SPR传感芯片,及采用这种芯片的传感系统的设计方案。传感芯片集成有多组二元光学器件,取代传统光路中的透镜,实现光线的角向会聚。这种设计方案提高了SPR传感系统集成度,而且满足阵列化、多通道的检测要求。采用新型芯片设计制作的SPR传感系统能够完成对包含多个通道的敏感膜阵列的快速扫描和检测,与棱镜耦合结构相比还具有集成度高、灵敏度高、机械调节误差小、制作成本较低等优点。

灰度掩模技术

二元光学被誉为“1 990年代的光学技术” ,在国防、科研、生产等领域都显示出广阔的应用前景。衍射光学元件有很多制作方法 ,比较成熟的有二元光学元件加工方法和激光或电子束直写技术加工方法。二元光学元件加工方法存在周期长、成本高且对准较困难的缺点。激光或电子束直写技术所需设备比较昂贵 ,只适合高精度单件生产。介绍了近来发展起来的另一种比较有前途的加工方法一灰度掩模法 ,并展望了其发展前景。

高分辨率衍射图形的DMD并行激光干涉直写

通过将数字微反射镜(Digital Micro-mirror Device,DMD)输入阵列图形微缩干涉成像,激光干涉直写系统在光刻胶板上得到缩小的干涉光斑图形,像素特征尺寸3.5μm,干涉条纹周期1μm.控制刻蚀深度、干涉条纹取向和DMD输入图形的结构,系统能数字化完成2D/3D、3D光变图像、超微图形文字以及二元光学元件的制作,实现了超高分辨率图形与高效的干涉光刻.给出了实验结果.