倒立式三视场施密特望远镜关键技术研究

研制了基于三分区镜的倒立式三视场施密特型望远镜,对其关键技术进行了分析。利用正三棱锥的几何对称性,推导了3个视场的视轴夹角与分区镜面夹角之间的关系式,设计了用于实现多视场观测功能的三分区镜;通过有限元法分析了倒立式施密特望远镜主镜重力形变对像质的影响,阐述了检测光路关键参数对施密特修正镜加工误差的影响程度,采用蒙特卡罗法对该光学系统的杂散光进行了分析。最后对整个光学系统进行了实验检测,检测结果表明:实际研制的三分区镜镜面之间的夹角为133.08°,可同时对相互垂直的3个视场进行观测;该望远镜光学系统的PV=0.614λ,RMS=0.105λ(λ=632.8 nm)。该系统可用于地球空间姿态测量,拓展了施密特望远镜的应用范围。

塔式太阳能定日镜子镜面形精度和聚光性能评价的新方法

应用自行研制的基于法线测量原理的定日镜子镜面形检测系统,检测了用于100 m2定日镜的1.562 5 m2的正方形子镜,并基于能流分布仿真分析方法对子镜面形精度和聚光性能进行了评价。这种评价方法是采用激光束偏转测角法获取被测子镜的法线数据,用计算机仿真方法,对入射阳光进行光线追击,可以分析出子镜在任意时空位置的聚光性能。经与实际聚光光斑能流测量数据比对,检测分析数据与对实际日光跟踪聚光数据实测数据一致,可应用于子镜面形的在线调整。

大功率半导体激光器腔面处理方法

介绍了采用非注入电流腔面和透明窗口减小腔面电流的方法。减小腔面非辐射复合的方法包括采用高真空下解理、镀膜防止腔面氧化;采用真空等离子洗或化学气体腐蚀清除腔面氧杂质沾污。论述了合适的腔面膜系组合和膜系组分有利于减小腔面膜层应力,改善散热能力。指出将抑制腔面电流、防止腔面氧化等方法组合,再加上合理的结构设计和热管理等综合应用,以及将半导体材料-镀膜膜层交界面处于光驻波波谷,可有效提高器件的灾变光学镜面损伤(COMD)阈值。

被动锁模复合环形腔掺饵光纤激光器的自启动分析

本文对被动锁模复合环形腔掺饵光纤激光器的自启动工作特性进行了分析，指出谐振腔内残余反射面的存在是阻碍激光器实现自启动锁模的主要原因。利用半导体激光器有源区的折射率随注入电流的变化而改变的特性，在谐振腔中获得了一个可移动腔镜，克服了腔内残余反射面的影响，实现了锁模的自启动。

碟式太阳能聚光器镜面组件设计及制造工艺

介绍了三种碟式太阳能聚光器及其镜面组件的结构形式,针对西航公司自主研发的20k W/25k W斯特林太阳能热发电系统,设计了其聚光器镜面组件,进行了在9级风和自重条件下镜面组件的刚度模拟计算,介绍了镜面组件的制造工艺及关键技术,通过太阳光聚光试验,光斑直径可以达到15cm,表明所设计的镜面组件可以实现聚光要求。

大功率半导体激光器腔面抗烧毁技术

首先介绍了连续激光器单管老化试验,试验通过测试不同老化时间激光器腔面的烧毁功率,对腔面烧毁发生的过程进行了分析。分析认为,大功率半导体激光器腔面烧毁失效的根本原因是腔面烧毁功率在老化过程中持续减小,最终低于激光器输出功率,造成激光器灾变性光学镜面破坏(COMD)。随后对腔面烧毁的微观物理机理进行了介绍,重点讨论了腔面缺陷相关的非辐射复合、量子阱带边吸收、自由载流子吸收造成的腔面温度升高以及腔面高温导致腔面缺陷密度增加并且向腔内攀移的微观过程。最后,介绍了电流非注入腔面、大光腔材料、长腔长设计、腔面离子铣钝化工艺等腔面抗烧毁技术研究情况,并对这些技术提高腔面抗烧毁功率以及改善腔面长期稳定性的效果进行了讨论。

基于双面反射镜的N×N光开关的特性分析和实验研究

报道了基于双面反射镜的N×N光开关器件。介绍了使用双面反射镜的2×2,4×4光开关的集成光路设计和工作原理;采用Benes网络,以2×2和4×4光开关为基本单元的N×N光开关器件的整体结构,并根据“一笔画”原理,分析了4×4,8×8和16×16光开关矩阵的可重排无阻塞特性和光开关矩阵的光路选择算法。最后,基于2×2,4×4光开关技术制备了16×16光开关矩阵。测试表明,该器件具有良好的插入损耗、回波损耗、串扰和开关时间等性能,从而验证了设计思想和工艺的可行性。在基于双面反射镜的光开关矩阵中,双面反射镜的使用大大减少了光开关矩阵中运动镜片的数量,简化了控制程序,并有利于提升光开关器件的可靠性能,有望在中小型光交换机、网络管理和光路测量中获得应用。

极紫外光刻照明系统光瞳整形技术研究

照明系统是极紫外(EUV)光刻机的核心分系统,其主要作用是在掩模面实现均匀照明并在光瞳面实现多种照明模式。EUV光刻照明系统采用柯勒照明,并基于反射式双复眼镜的光瞳整形技术实现多种照明模式,如何获得双复眼镜的对位关系是实现光瞳整形的核心问题。针对该问题开展光瞳整形技术研究,提出一种可快速获得复眼对位关系的算法。首先利用基于回溯法和禁忌搜索思想的复眼分组算法减小复眼对位复杂度,之后采用改进人工蜂群算法(IABC)进行复眼匹配,可快速得到满足掩模照明均匀性的匹配结果,通过复眼分组和匹配可得到不同照明模式的复眼对位关系。为了验证本文算法的有效性,在LightTools中进行建模和仿真,结果表明,该算法可在光瞳面实现多种照明模式并在掩模(共轭面)处实现高均匀性照明。

基于光热反射的高功率半导体激光器输出腔面温度研究方法

半导体激光器输出腔面温度过高是导致腔面失效的关键因素,该温度直接决定了激光器的最高输出功率和可靠性。由于半导体激光器输出腔面尺寸在微米量级,故温度测量系统需要具有亚微米量级的空间分辨率,以获取输出腔面处的温度分布信息。采用光热反射成像技术建立了空间分辨率优于0.5μm的温度测量系统,开展了半导体激光器输出腔面的测温研究。结果表明,半导体激光器输出腔面温度沿慢轴方向的分布极不均匀;在10 A驱动电流下,条宽为100μm的975 nm高功率半导体激光器输出腔面外延层不同位置处的最大温差超过7℃,且输出腔面处量子阱层的最高温度(55℃)比结温(44.9℃)高10.1℃。研究结果有助于精确测量半导体激光器输出腔面的温度分布,对高功率半导体激光器的设计、测试、光学灾变损伤和失效分析等具有重要意义。