二维零位光栅及其在纳米计量技术中的应用

本文提出了一种用二维零位光栅来实现超高分辨率的绝对测量方法。利用二维零位光栅作为整个系统的零点，可消除ＳＰＭ仪器的累计误差。本文对二维零位原子光栅的原理，评价指标，评价指标极限的计算，作了详细介绍。本文给出了计算机仿真结果。

基于二维零位光栅的高精度平面定位系统

随着微电子工业和纳米加工技术的快速发展,对超高精度的定位基准的要求也越来越高．提出一种基于特殊编码的非周期性二维零位光栅的平面定位传感器,采用在二维方向上的非周期性鳊码产生一个表征鲍对零位的最大输出峰．当两块二维零位光栅的相互位置完全对准时,透过的光强达到峰值,峰值的半宽仅为一个光栅栅格尺寸：当两块二维零位光栅的相互位置稍有移动时,透过光强急剧衰减．用光电接受器件接受透射光强信号,经过电路处理,反馈给定位驱动装置,可以在平面内同时实现x和y方向高精度的定位要求．采用栅格常数为5μm的光栅做实验,可以达到优于20nm的定位精度．实验表明,该平面定位系统可以满足高精度平面定位的要求,有着广泛的应用空间．

二维零位光栅自动纳米定位系统

搭建了能够在二维方向上实现纳米级定位的二维自动定位系统.首先,加工了栅格间距为5 μm的64×64编码的透射式二维零位光栅;然后,分析设计了光栅系统光电转换电路和数据控制电路,实现了系统数据采集、显示和运动控制等功能.在此基础上搭建了基于二维零位光栅的纳米定位系统,并利用积分法实现了二维方向的自动定位.实验结果表明,系统定位速度对透射光强分布具有很高的依赖性,系统一次定位的成功率与初始位置密切相关.若起始位置在以零位为中心,半径为2.5 μm圆形区域内,系统可实现纳米量级定位对准;当起始位置在以零位为中心,5～200 μm为半径的圆环范围内,自动定位可能存在盲点,但通过改变初始位置重新进行搜索,仍然能够准确地实现纳米定位.

零位光栅刻线序列的计算机模拟设计

在使用光栅进行长度和角度测量的应用中提供可靠的参考基准是非常重要的。根据零位脉 冲产生的基本理论,并结合实际应用中的一些客观要求,采用计算机模拟,寻找最佳零位刻线序列,达到了预期目的。在此基础上进行了对称式零位刻线序列的设计。

一种简单的计算机零位光栅设计方法

光栅扭矩传感器采用零位光栅提供绝对零位信号,以防止掉电时数据出错。在零位光栅设计过程中,采用了阈值法,即采用计算机随机产生栅线序列,经计算通过阈值判断以获得所需要的零位栅线序列。该方法可以大大减小编程的复杂性及难度,减小编程量,同时保证设计结果具有光通量大和对比度高的特点,并能满足实际应用的需要。

二维零位光栅编码算法设计

本文根据零位信号的产生原理,提出了一种基于遗传算法的二维零位光栅编码的设计方法。遗传算法是一种自组织、自适应和自学习的智能型算法,能以有限代价来解决大规模问题的搜索和优化。本文采用格雷码进行编码,并对编码过程进行了计算机模拟。对计算机仿真的结果进行了讨论和评价。

一种简单的二维零位光栅编码新方法

二维零位光栅可以给出标志二维坐标系下绝对零位的脉冲,但由于编码设计的计算量巨大,产生二维零位光栅的编码非常困难。本文结合全局优化的DIRECT算法和遗传算法等优化算法,提出一种首先采用优化算法设计较为易于得到的一维零位光栅编码,然后通过简单的矢量运算扩展为二维零位光栅的编码方法。通过验证,利用该方法所设计的二维零位光栅编码能在满足零位信号对比度与优化设计的一维零位光栅编码相同的前提下有效降低二维零位光栅编码设计的计算量。

发散点光源照明下的零位光栅的设计

本文推导了发散点光源照明下的零位光栅设计公式,实验证明理论计算可行。

基于VB语言的零位光栅设计与反演

在对零位脉冲产生原理进行研究的基础上,建立其数学模型,并结合实际应用中的一些客观要求,采用阀值法通过VB语言进行可视化编程与模拟,计算出最佳零位光栅刻线序列,这对设计零位光栅特别是刻线数较多的零位光栅提供了理论依据和实现途径。同时,为了给出测绘出的零位光栅序列的光通量曲线和对其进行部分截取或改变后的光通量比是否变化,又进行了反演计算,并给出了改变后的光通量变化曲线,这对测绘零位光栅带来了便利。该种方法在保证零位光栅最大光通量和对比度高的基础上,和传统穷举法相比具有运算量小、编程复杂程度低等优点。

基于VB语言的零位光栅设计

为了防止突然断电时造成数据错误,增量式光电轴角编码器通常采用零位光栅提供绝对零位信号。在对零位脉冲产生原理进行研究的基础上,建立其数学模型,并结合实际应用中的一些客观要求,采用阀值法通过VB语言进行可视化编程与模拟,计算出最佳零位刻线序列。该种方法和传统穷举法相比具有运算量小、编程复杂程度低等优点,同时又能保证得到的零位光栅具有最大光通量和对比度高的特点,满足了增量式光电轴角编码器对零位光栅设计的需要。

一维零位光栅编码优化算法设计

零位光栅为测量提供绝对零位信号,是精密测量的重要组成部分。但由于编码设计的计算量巨大,产生零位光栅的编码较为困难。在研究零位脉冲产生原理的基础上,提出采用优化算法用于零位光栅的编码设计,并对编码进行了计算机仿真,得到了较为满意的结果。

一维零位光栅编码优化算法

零位光栅作为长度和角度的测量基准是十分重要的,根据零位脉冲产生原理,提出一种基于遗传算法的零位光栅编码优化设计,是一种自组织、自适应算法,能以较小的代价在较大的空间中寻找最优解。并对求解序列作了计算机模拟,得出了较为满意的结果。

基于透反式二维绝对零位光栅的光刻对准技术

在二维零位光栅原理的基础上提出了一种透反式二维零位光栅系统,从理论上分析了系统的可行性,并进行了对准性能的试验.实验数据表明透反式光栅系统比一般的光刻对准技术的对比度更强,判别零位的性能更好.该系统作为一种新型的掩模-硅片对准技术,应用于光刻机中可获得优于20 nm的定位对准精度.

零位光栅的编码设计与计算机模拟

随着微电子产业和纳米加工技术的发展,对测量精度的要求越来越高,大多数精密平台选用了精度高的光栅作为位移测量系统。由于光栅属增量式测量,自身没有零位,为了提高测量精度,必须对它进行误差修正,弥补增量式光栅测量系统缺少绝对零位所引起的掉电时数据丢失的缺点,要求其具有固定零位。应用Matlab软件,通过计算机随机数生成器对产生的随机数列设置阈值,根据经验结论设置判断条件,计算出适用于实际工程应用的零位光栅编码方案,并对所设计的方案进行模拟仿真,得出符合条件的零位脉冲波形,用于光栅上零位的刻划,提高了零位的定位精度,保证了位移测量系统在掉电或重新开机时光栅尺的测量精度。

零位光栅的计算机设计与性能评定

圆光栅传感器采用零位光栅提供绝对零位信号,以防止掉电时数据丢失。在零位光栅设计过程中,通过设置阈值,将计算机产生的随机序列转换成布尔值序列,并利用两条经验结论作为判断条件,计算、比较后得到满足要求的栅线序列。分析零位光栅刻线序列的特点,得出了一些对于零位光栅刻划具有指导意义的结论。

零位光栅的一些性能研究

对零位光栅线纹提出了一种新的表示方法。当零位光栅线纹较多时，使用新方法比传统的表示法更简便。文中对零位光栅截取后的性能的研究将对设计、测绘零位光栅带来方便。

光相干理论、干涉仪

O436.1 95010052和型莫尔偏折术的探讨=On an additive type ofMoire deflectometry[刊,中]/杨坤涛,廖兆曙(华中理工大学光电子工程系),陶景光(华中理工大学微观分析中心)//华中理工大学学报.—1994,22(4).—101—104探讨了一种和型莫尔偏折术。将两组周期相同的干涉条纹同时投射到接收面上,让光强相加而得到莫尔条纹。分析了其原理,并用计算机进行了模拟。图4表1参3(许锦贤)O436.1 95010053用超微粒乳胶光刻高密度圆光栅=Photoetch

光的干涉与衍射

O436.1 2003020853零位光栅刻线序列的计算机模拟设计=Computer simulationdesign on reticule series for zero position grating[刊,中]/彭志龙(中科院光电技术研究所.四川,成都(610209)),岳永坚//光电工程.-2002,29(3).-62-64根据零位脉冲产生的基本理论,并结合实际应用中的一些客观要求,采用计算机模拟,寻找最佳零位刻线序列,达到了预期目的。在此基础上进行了对称式零位刻线序列的设计。图7参2(李瑞琴)O436.1 2003020854三色光栅及其应用研究进展=Tricolor grating and its applications[刊,中]/张宝颖(南开大学现代光学研究所.天津(300071)),母国光…//光电子·激光.-2002。

光的干涉与衍射

O436.1 2000020809二维零位光栅及其在纳米计量技术中的应用=Twodimensionzero-position grating and its applicationto nano-metrology[刊,中]/胡翘,王文伟,黄文浩(中国科技大学精密机械系.安徽,合肥(230026)),李尚志(中国科技大学数学系.安徽,合肥(230026))//电子显微学报.-1999,18(1).-137-140提出了一种用于二维零位光栅来实现超高分辨率的绝对测量方法。利用二维零位光栅作为整个系统的零点可消除扫描探针显微镜的累计误差。对二维零位原子光栅的原理、评价指标等作了详细介绍。