光栅刻划机刻划系统光机电集成优化方法研究

针对大面积衍射光栅刻划机在宏观尺度下进行微纳加工的工作特点以及纳米级刻线检测困难的问题,提出了一种光机电集成优化方法.此方法采用计算傅里叶光学和弦振动理论进行光栅刻线误差分析,结合振动实验及光学测量进行验证,最后采用智能优化方法对刻划系统进行结构参数优化.虚拟样机仿真结果表明,刻划系统的振动幅度降低了30%,验证了该集成优化方法的有效性.

基于微波无线传能与全向扫描天线的SSPS——OMEGA-2.0光机电集成设计

针对欧米伽(OMEGA)空间太阳能电站设计方案存在的困难与问题,本文提出了一种新的称为OMEGA-2.0的光机电集成方案.首先,利用球冠接收平行太阳光能(SE),并将其汇聚于陀螺状的线馈源阵上,经光电转换部件生成直流电(DC)后,进而通过结构功能件将DC送到置于球冠聚光镜外部顶端的微波发射天线,这不仅可大大简化设计,且可破解对球面薄膜材料的关于太阳光半透射半反射和对微波全透明的难题,还可消除因发射天线在聚光镜内部引起的光线遮挡问题.然后,通过球冠聚光镜的结构功能件来输送高压巨功率直流电,可突破需经过电刷进行高压巨功率直流电传输的可靠性低的关键技术.其次,将空间电推进技术用于聚光镜在轨姿态微调,可攻克对线馈源运动进行在轨实时精密控制的难点.再者,在聚光镜背面、线馈源根部设计仿生的高效轻质辐射散热器,并进行拓扑与形状、尺寸优化设计,可进一步大幅度缓解散热压力.最后,引入全向扫描微波天线,可保证系统沿空间轨道运行时微波波束实时指向接收天线,从而避免需对发射天线进行实时大惯量指向控制的问题.

基于自由空间光学的光机电混合集成技术

随着微加工技术和微分析技术的发展,人们已经可以把大型的机电系统或者光学系统微型化并进行某种程度的集成。但是,由于光学元件和光学系统对微结构的材料性能、几何尺寸和表面质量等都有极为苛刻的要求,光学系统特别是自由空间光学系统的微型化仍然面临巨大的技术挑战。提出一种基于表面压印和三维铸模技术的自由空间光学系统集成技术,该技术解决了光学元件的微型化及层内和层间的光学互联;在此基础上,结合MEMS技术、印刷电路(PCB)和表面贴装(SMD)技术实现了片上的光机电混合集成。