基于四象限探测器的光束稳定系统有效带宽测试(特邀)

详细探讨了一种基于四象限探测器的光束稳定系统的带宽测试。文章首先介绍了光束稳定系统的工作原理、重要性以及主要应用场景。随后,对光束倾角传感器,尤其是四象限探测器的工作原理、优势以及在光束稳定系统中的应用进行了详细的阐述。接着,文章详细介绍了光束稳定系统的组成、工作原理及其在实际应用中的重要性。在系统测试部分,详细描述了测试环境、方法以及测试结果。测试结果显示,基于四象限探测器的光束稳定系统,X轴有效抑制带宽为138.35 Hz,Y轴有效抑制带宽为131.96 Hz。最后,对测试结果进行了总结,并提出了未来工作的展望。

光刻机照明系统中的光束稳定技术分析

随着半导体技术的发展,对半导体照明光源要求越来越高,对光功率和光斑大小要求也越来越高,以满足实际应用需要。为了提高光刻质量和效率,采用大功率LED作为照明光源是目前半导体照明发展的主要趋势。文章对半导体照明光源及光刻工艺中的光束质量进行简要介绍,分析了半导体照明光源的工作原理和主要参数,结合光刻机对LED光源的要求,对光刻机中LED光源稳定技术进行了分析。

基于浸没式光刻光束稳定系统的反射镜

根据浸没式光刻系统的技术要求,设计了光束稳定系统,通过两个反射镜消除光束的位置漂移和指向漂移.基于深紫外材料特性,选择JGS1作为反射镜的基底,Al2O3和MgF2为高、低折射率薄膜材料.通过膜系设计软件完成了高反射膜的设计和模拟分析,并采用真空沉积技术研制了该薄膜.通过选择行星夹具镀膜设备和设计特定的补偿挡板来保证薄膜的非均匀性小于0.2%.测试了反射镜样片的光谱曲线和表面微观结构,结果表明研制的薄膜在45°入射时的反射率为98.5%,散射损耗为0.30%,满足系统使用要求.

基于热反射的热物性测量系统中光束稳定控制组件设计与实现

光学系统在研究材料和器件的热问题、空间光通信问题、高精度激光加工设备等方面应用广泛。但光学系统极易受到环境中各种动态干扰的影响,如机械振动、灰尘烟雾、温度梯度等都会影响系统的稳定工作。针对基于热反射的热物性测量系统中光束不稳定性问题,本文研究了光束稳定技术原理,搭建了光束稳定子系统,嵌入到热物性测量系统中中,利用软件对其进行控制。通过对比实验,验证了光束稳定系统在热反射成像系统中的作用。

基于FPGA的PID光束稳定控制系统研制

为了抑制外来振动对上海光源红外光束稳定性的影响,提高实验站的供光品质,研制了一种以数字PID控制器为核心的反馈控制系统。同时分析了数字PID控制算法,并应用FPGA技术,采用自顶向下的方法进行Verilog语言和原理图相结合的方式编程,设计了增量式数字PID控制器。测试结果表明:该反馈控制系统能有效地抑制红外光束的光斑位置抖动,最大工作带宽250 Hz。

分离式调控的高精度光束指向稳定系统

光束指向稳定系统基于对光束位置和角度的控制,能够实现对光束指向的高精度主动控制,在微纳光刻及超分辨成像等领域中发挥着重要的作用。为了实现光束的长时间指向稳定,提出一种分离式调控的小型化光束指向稳定系统,消除了传统方案中双反射镜校正带来的耦合误差,大幅度提升了光束指向精度的控制性能。对比测试结果表明,基于该方法的光束指向稳定系统对光束位置的稳定精度(RMS值)可达0.3μm,角度稳定精度(RMS值)达到1μrad;施加一定幅度的主动扰动后的测试结果表明,该系统在较大的光源抖动下仍能保持同一量级的稳定精度。相比于同样测试条件下的两种商业化光束指向稳定系统,其位置抖动与角度抖动性能可提高50%以上。

基于两级高速倾斜镜闭环控制的光束稳定技术研究

在光束稳定系统中,受到传输介质和平台振动等因素的影响,通常同时存在能量与频率成反比特性的宽带扰动和平台机械谐振引起的在某个特定频率点出现的窄带扰动。为了解决光束稳定系统中由大幅度、高频率窄带扰动和宽带扰动引起光束抖动的问题,设计了基于两级高速倾斜镜串联控制的光束稳定系统,提出了利用前级光束稳定系统校正窄带扰动,后级光束稳定系统校正宽带扰动的控制算法,实现了对大幅度高频率窄带扰动和宽带扰动的同时抑制。在相同条件下,对比了传统的控制方法和两级高速倾斜镜联合校正控制系统的残余误差。仿真和实验表明,提出的系统结构和控制方法能够有效地抑制光束稳定系统中存在的扰动。

基于高速图像分析的激光器光束稳定性及光斑质量评价方法研究

机载激光器的光束稳定性及光斑质量是关系到该武器系统毁伤效率的关键性因素。本文基于棱镜分光及数字图像处理技术,发展了能够在实验室实验中同时获取激光光斑位置和光强分布信息且不会对系统自身工作产生影响的方法及系统,实现了对激光光束稳定性及光斑质量的评价。该方法利用数字相机采集光斑图像,并根据像素灰度值计算光斑位置和光强分布。标定实验结果表明,该方法对光斑位置的测量误差可控制在1%以内,对光斑质量也可以实现很好的评价。

上海光源小角X射线散射线站光束稳定性研究

在同步辐射光源,实验站光束稳定性是衡量光束线的重要指标,它是用户获得高质量实验数据的前提。为了评价上海光源小角X射线散射实验站(BL16B1)光束稳定性,首先在样品台附近安装用于检测光束中心位置和光束强度的IC-500-50位置灵敏电离室,同时使用CAENels公司的TetrAMM四象限皮安计实时检测IC-500-50电流,然后通过移动Kohzu垂直方向电机改变电离室与入射光束的相对位置,从而测试IC-500-50的线性范围和灵敏度等主要性能参数,最后通过静止保存电流值计算光束中心位置并最终得到BL16B1光束稳定性指标。测试结果表明:BL16B1垂直方向光束中心位置抖动的标准偏差为0.8%,光强抖动的标准偏差为0.44%,最终计算分析得知1%之内的不稳定性满足光束线稳定性设计指标(10%之内)的要求。

光刻机照明系统中光束稳定技术研究

光束稳定技术是光刻机照明系统中一项重要的单元技术,其作用是将激光器出射的经长距离传输后的光束稳定在需要的指向和位置上,以保证照明系统具有稳定的光强分布。光束稳定系统主要由光束测量和光束转向两个功能模块组成,推导了两个模块之间的光束传递矩阵,并基于LabView搭建了光电闭环控制实验系统。对系统性能进行了测试,通过人为引入已知光束漂移量得到如下结果:系统的指向稳态误差低于±3μrad,位置稳态误差低于±0.04mm,系统调整时间小于80ms。结果表明该系统可以精确地把光束稳定在需要的指向和位置。

高精度激光束功率稳定器的研究

本文分析了影响激光功率稳定性的因素 ,研究了利用电光调制器和光反馈方法稳定激光束功率的原理 ,提出了一种新型的非线性反馈控制方法。该方法具有稳定速度快、稳定性高、激光功率损失小等优点 ,实验测得 1小时激光功率的稳定性达到 6× 10 - 5。经这种方法稳定后的激光束可作为与低温绝对辐射计联用的高精度光源。

大型固体激光器光束定位稳定性分析

根据 ICF驱动器系统工程的要求 ,建立光学元件运动量与靶点光束定位之间关系 ,对稳定性进行初估。运用 B类评定方法、光线追迹方法和有限元数值模拟方法进行检验和校正 ,使其更具有可行性。并从结构随机振动理论出发 ,将结构用单自由度线性系统的平稳随机振动模拟 ,实现稳定性值激励源的重分。

模糊PID控制的光束指向稳定系统

激光束指向稳定技术通过控制激光束稳定输出,以实现对运动目标的瞄准,提高跟踪精度。基于单个快速反射镜(FSM)光束指向稳定原理,通过Zemax光学仿真,针对单个FSM光束指向不稳定的问题,建立基于双FSM的光束指向稳定模型,根据入射激光偏转角度的变化得到光斑移动轨迹;比较单、双FSM系统理论光束指向误差范围。为使FSM具有良好的跟踪能力,实现偏转角度的精确输出,基于模糊自适应比例-积分-微分(PID)控制进行仿真,通过与经典PID控制比较,模糊自适应PID控制器具有良好的鲁棒性,可以提高系统的动态性能和对目标的跟踪精度。

光学系统的光束指向稳定性光电测试法研究

本文以振动的基本理论为基础,利用矩阵光学理论,总结了光学图像法测试光束指向稳定性的定理。通过进行实验光路的测试以及光电法测试光束指向稳定性的模型设计,实验表明:光束指向稳定性误差的大小,误差的出现的振动概率及其影响大小可以通过光学图像法来分析,加以加速度计的电学法运用的结合,可以推测出光束指向误差是由于光路影响以及来源。光电测试法的设计稳定,便捷实用,具有十分高的使用价值与应用存在,可以广泛应用于规模大的光束系统的光束指向稳定性测试。

高精度激光光束准直系统设计

为了进一步提高激光光束用作直线基准的精度,建立了基于反射镜平动式光束稳定器以及两点式光束漂移分离法的高精度激光光束准直系统。首先,对系统中基于反射镜平动的光束稳定器进行研究,对其光束偏转原理以及影响因素进行分析,并对两点式光束漂移分离方法进行介绍。然后,对光束偏转单元的分辨力以及偏转范围、所使用的压电陶瓷非线性和迟滞特性、以及光束偏转单元的频率响应特性进行实验测试。最后,对该激光准直系统的激光光束准直精度进行测试。实验结果表明本文提出的光束偏转单元在120μrad范围内的光束偏转分辨力可以达到5 nrad,频率响应特性高于2 kHz;最终激光准直系统的准直精度在二维方向上分别达到1.9×10^-8 rad和2.1×10^-8 rad,相对于现有技术约提高了3倍,满足激光光束用作高精度直线基准的需求。

NSRL-Wiggler光源的稳定性监测

介绍了十字斜扫描两维探测器的工作原理和基本构造,两根相互垂直的钨丝倾斜扫描同步辐射光束,一维运动同时得到垂直和水平的两维光电流密度分布,直接读出束斑中心位置坐标。并利用该探测器对国家同步辐射实验室同步辐射光源的扭摆器光源进行在线监测,得到了光电流密度分布曲线、束斑中心坐标、光束位置随辐射衰减和不同注入发生改变等一系列实测数据,为分析光源的稳定性能、校正束团轨道和准直光束线上的光学元件提供依据。

高能激光束自动对准和稳定系统的结构设计

介绍了一种用于两个光学平台之间光轴自动对准和稳定光束的设计方案。以可绕ｘ，ｙ，ｚ三个方向转动的导光管为单元，组成导光臂连接两个光学平台，消除两个平台之间相对运动产生的光轴对接偏差。用压电陶瓷驱动的倾斜镜作光束稳定元件，消除光束自身的漂移和平台间高频振动产生的光轴偏差。

快速响应反射镜主动减振技术

基于光学系统工程化应用对稳定性的要求,开展了系统减振措施的研究,提出了一种适合振动失调光学系统的减振技术——基于快速响应反射镜的主动减振技术。结合几何光学、光电检测技术和主动控制理论,依据传输光线失调方程,得出了光路失调量与光路中快速响应反射镜位姿之间的计算关系式,从而获取反射镜所需作动的角度值,利用步进电机调节反射镜补偿振动引起的光路失调,实现了光束稳定的主动控制,实验验证了减振方案的合理性。

基于动态分布的高功率激光器光束指向稳定性分析

将光束动态分布的概率分析加入到传统稳定性设计过程之中,提出了一种基于动态分布的光束稳定性分析方法,并以大型激光驱动器中的空间滤波器为分析对象,讨论了在不改变光学参数的基础上,如何利用该方法对滤波器的结构特性进行优化。结果表明,该方法能够对元件间的相对参数值提出要求,有别于传统方法仅着眼于提升单个元件的稳定性的设计思路。与传统方法共同运用,同时对光束的动态范围和分布类型进行优化,能够进一步改善系统的稳定性,为装置运行提供稳定可靠的基础平台。

屈曲型数字微镜结构的机电动力学分析

设计一种基于压杆屈曲原理的数字微镜装置 ,针对该装置建立机电动力学模型 ,应用龙格 库塔法和有限元数值方法求解其动力学模型中的隐函数。通过对该模型的完整机电动力学微分方程数值求解所作的运动仿真 ,得到了微镜基板的连续角位移曲线 。