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90°顶角中阶梯光栅的研制

光学学报 2014年第9期34卷 34-39页

作者：王琦郑衍畅邱克强刘正坤徐向东付绍军中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029

结合单晶硅各向异性腐蚀和倾斜光刻技术，在14°斜切（110）单晶硅片上成功制作出90。顶角的中阶梯光栅。在1500～1600nm波段对其进行了闪耀级次衍射效率测量，测量结果的趋势与C方法计算结果基本吻合，其中在1500～1550nm波段光栅表现... 详细信息

结合单晶硅各向异性腐蚀和倾斜光刻技术，在14°斜切（110）单晶硅片上成功制作出90。顶角的中阶梯光栅。在1500～1600nm波段对其进行了闪耀级次衍射效率测量，测量结果的趋势与C方法计算结果基本吻合，其中在1500～1550nm波段光栅表现出良好的闪耀特性，效率为理论值的52％～75％，峰值约为58％。讨论并计算了制作工艺中的槽深误差对光栅闪耀级次衍射效率的影响。结果表明，在1500～1550nm波段，考虑槽深误差计算所得的理论闪耀级次衍射效率约为完美槽形计算效率的77％～85％。

关键词：光栅中阶梯光栅单晶硅各向异性腐蚀技术光刻技术

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宽带镀金正弦光栅(英文)

光子学报 2015年第4期44卷 171-175页

作者：毕拉力邱克强郑衍畅徐向东付绍军中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029 新疆师范大学物理与电子工程学院乌鲁木齐830054

为了满足强激光系统中大尺寸镀金光栅对糟深均匀性的要求,采用梯形光栅-涂胶-离子束溅射镀膜和全息光刻-离子束溅射镀膜两种方法,分别制作了线密度为1 740线/mm,槽深为210nm的宽带镀金正弦光栅.测得其TM波、-1级自准值平均衍射效率在750... 详细信息

为了满足强激光系统中大尺寸镀金光栅对糟深均匀性的要求,采用梯形光栅-涂胶-离子束溅射镀膜和全息光刻-离子束溅射镀膜两种方法,分别制作了线密度为1 740线/mm,槽深为210nm的宽带镀金正弦光栅.测得其TM波、-1级自准值平均衍射效率在750~850nm范围内大于87%,最高可达90%.这两种方法易控制光栅槽深,去掉光刻胶后基底可继续使用,且制作的光栅的衍射效率和带宽能满足国内一般宽带镀金脉冲压缩光栅的使用要求.

关键词：全息光栅全息干涉光栅器件的研制衍射效率脉冲压缩

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热压增大光刻胶光栅占宽比的方法及其应用

光学精密工程 2019年第1期27卷 94-100页

作者：郑衍畅胡华奎邱克强王海徐向东付绍军安徽工程大学机械与汽车工程学院安徽芜湖241000 中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029

全息光刻-单晶硅各向异性湿法刻蚀是制作大高宽比硅光栅的一种重要方法 ,而如何增大光刻胶光栅的占宽比,以提高制作工艺宽容度和光栅质量是急需解决的问题。本文提出了一种热压增大光刻胶光栅占宽比的方法,该方法通过加热加压直接将光... 详细信息

全息光刻-单晶硅各向异性湿法刻蚀是制作大高宽比硅光栅的一种重要方法 ,而如何增大光刻胶光栅的占宽比,以提高制作工艺宽容度和光栅质量是急需解决的问题。本文提出了一种热压增大光刻胶光栅占宽比的方法,该方法通过加热加压直接将光刻胶光栅线条展宽。论文详细阐述了其工艺过程,探究了占宽比增加值随施压载荷、温度的变化规律,讨论了施压垫片对光刻胶光栅质量的影响。应用此方法制作了周期为500nm的硅光栅,光栅线条的高宽比达到了12.6,氮化硅光栅掩模的占宽比高达0.72。热压增大光刻胶光栅占宽比的方法工艺简单、可靠,无需昂贵设备、成本低,能够有效增大占宽比,且获得的光栅掩模质量高、均匀性好,满足制作高质量大高宽比硅光栅的要求。

关键词：硅光栅大高宽比光刻胶光栅占宽比热压

基于卡门涡街的水下振动能量采集器的设计与研究（英文）

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传感技术学报 2019年第3期32卷 469-475页

作者：王海金标姚刚杨春来郑衍畅文莉安徽工程大学机械与汽车工程学院安徽芜湖241000 中国科学技术大学工程科学学院合肥230000

针对传统的单自由度压电能量采集器工作带宽窄的现状,提出了在水下流激振动环境下的一种基于卡门涡街的二自由度宽频压电能量采集器来提高压电能量采集器的带宽。3种二自由度压电能量采集器分别被设计、制造,并且测试了能量采集性能。... 详细信息

针对传统的单自由度压电能量采集器工作带宽窄的现状,提出了在水下流激振动环境下的一种基于卡门涡街的二自由度宽频压电能量采集器来提高压电能量采集器的带宽。3种二自由度压电能量采集器分别被设计、制造,并且测试了能量采集性能。结果表明,采用二自由度能量采集器比采用传统的单自由度能量采集器具有更好的采集效率。根据仿真和实验结果,H型压电能量采集器具有更好的振动能量采集效率。

关键词：无线传感网络压电能量采集器卡门涡街二自由度

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折叠梁式振动能量采集器的设计

传感技术学报 2020年第9期33卷 1246-1253页

作者：王海史宁张丽杨春来郑衍畅文莉安徽工程大学机械与汽车工程学院安徽芜湖241000 中国科学技术大学安徽合肥230000

单自由度压电能量采集器因其结构特点,其有效工作频带范围较窄,难以在实际的无线传感器网络节点和可穿戴设备等领域应用。本文提出一种基于折叠梁结构的压电振动能量采集器,以提高采集器的工作带宽。首先,对折叠梁式振动能量采集器进行... 详细信息

单自由度压电能量采集器因其结构特点,其有效工作频带范围较窄,难以在实际的无线传感器网络节点和可穿戴设备等领域应用。本文提出一种基于折叠梁结构的压电振动能量采集器,以提高采集器的工作带宽。首先,对折叠梁式振动能量采集器进行理论建模及有限元分析,其次,分析不同质量块的质量对所提出的能量采集器的影响,最后,对所提出的能量采集器进行实验研究,实验结果表明,在频域为0~100 Hz,加速度为0.3 g的条件下,"L"型振动能量采集器的工作带宽为1 Hz,"Z"型振动能量采集器的工作带宽为3 Hz,扩增为"L"型带宽的300%,其次,"Z"型振动能量采集器在0.2 gn,0.25 gn,0.30 gn激励下的最佳匹配负载电阻分别为0.21 MΩ,0.27 MΩ以及0.21 MΩ,最大输出功率为509.122 mW,921.926 mW以及1331.230 mW,初步验证了折叠梁式能量采集器的性能。本文所提出的折叠梁式能量采集器可以兼顾降低谐振频率和增加低频段的谐振阶数的需求,有效提高了能量采集效率,为待供能设备提供充足的电能。

关键词：谐振频率谐振阶数压电能量采集器折叠梁

用于光学位移传感器的新型数字编码光栅尺的制作(英文)

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光子学报 2015年第4期44卷 166-170页

作者：王宇陈火耀刘正坤郑衍畅洪义麟付绍军中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029

介绍了数字编码光栅尺的结构设计并提出一种制作方法.采用紫外对准光刻、全息光刻及湿法腐蚀结合在（100）硅片上制作母光栅尺,并以具有紫外固化特性的聚氨酯丙烯酸酯为材料,将母光栅尺复制到硬基底上.实验表明,该工艺可重复性高,复制... 详细信息

介绍了数字编码光栅尺的结构设计并提出一种制作方法.采用紫外对准光刻、全息光刻及湿法腐蚀结合在（100）硅片上制作母光栅尺,并以具有紫外固化特性的聚氨酯丙烯酸酯为材料,将母光栅尺复制到硬基底上.实验表明,该工艺可重复性高,复制光栅尺的衍射效率高于母光栅尺的90%,并能承受航空环境-55℃~70℃的高低温冲击.光栅尺的制作准确度满足传感器的要求,信号响应准确率100%.该方法可对具有准确度高、图形复杂、工作环境恶劣等特点的微纳米结构的制作提供借鉴.

关键词：光学位移传感器编码光栅复制技术紫外光刻全息光刻光传操纵系统

〈111〉晶向标定方法及其在湿法刻蚀硅光栅中的应用

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光学精密工程 2018年第1期26卷 1-7页

作者：梁榉曦郑衍畅邱克强刘正坤徐向东洪义麟中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029 安徽工程大学机械与汽车工程学院安徽芜湖241000

在利用单晶硅的各向异性腐蚀制作光栅的过程中,掩模与硅晶向的精密对准是获取大尺寸光栅结构的前提条件,高对准精度将显著降低光栅槽型侧壁粗糙度。设计并制作了一种扇形图案,通过以该图案为掩模的预刻蚀,可快速准确发现硅基底内晶格取... 详细信息

在利用单晶硅的各向异性腐蚀制作光栅的过程中,掩模与硅晶向的精密对准是获取大尺寸光栅结构的前提条件,高对准精度将显著降低光栅槽型侧壁粗糙度。设计并制作了一种扇形图案,通过以该图案为掩模的预刻蚀,可快速准确发现硅基底内晶格取向。通过此方法进行晶向标定,并利用紫外光刻与湿法刻蚀,成功研制了尺寸为15mm×15mm、高度为48.3μm、周期为5μm、高宽比为20的矩形光栅结构,线条侧壁粗糙度RMS值为0.404nm;利用全息光刻与湿法刻蚀成功研制了大高宽比深槽矩形光栅及三角形槽光栅。矩形槽光栅尺寸为50mm×60mm,高度为4.8μm,周期为333nm,高宽比为100,侧壁粗糙度RMS值为0.267nm。三角形槽光栅周期为2.5μm,侧壁粗糙度RMS值为0.406nm。

关键词：湿法刻蚀硅光栅晶向标定各向导性

光束采样光栅涂覆SiO_(2)溶胶凝胶增透膜的实验研究

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激光与光电子学进展 2022年第1期59卷 97-102页

作者：王铭郑衍畅刘正坤吴新朴陈智文王海洪义麟安徽工程大学机械工程学院安徽芜湖241000 中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029

惯性约束核聚变系统中,SiO_(2)溶胶凝胶增透膜已广泛应用于无浮雕平面透射光学元件中,但由于缺乏可靠的浮雕面涂覆工艺,该增透方法并未能应用到光束采样光栅。对弯月面法和旋涂法在光束采样光栅浮雕面涂覆SiO_(2)溶胶凝胶增透膜进行了探... 详细信息

惯性约束核聚变系统中,SiO_(2)溶胶凝胶增透膜已广泛应用于无浮雕平面透射光学元件中,但由于缺乏可靠的浮雕面涂覆工艺,该增透方法并未能应用到光束采样光栅。对弯月面法和旋涂法在光束采样光栅浮雕面涂覆SiO_(2)溶胶凝胶增透膜进行了探究,对涂覆后的光栅表面形貌使用光学显微镜、轮廓仪及原子力显微镜进行了检测,并对光栅零级和负一级衍射效率的大小和均匀性进行了测试。结果表明,相比于旋涂法,弯月面法涂覆后的光栅表面更为光滑,光栅槽填充一致性更好,原始槽型保持度更高,工艺可重复性更好且膜厚更均匀。衍射效率测试结果表明,弯月面法涂覆SiO2溶胶凝胶增透膜可有效提高光束采样光栅的零级衍射效率,与未涂覆相比增大了约3.8%,与理论计算结果基本吻合,且涂覆后光栅衍射效率的均匀性变得更好。

关键词：光栅光束采样光栅 SiO_(2)溶胶凝胶增透膜弯月面涂覆旋涂衍射效率

弯月面法涂覆SiO_(2)溶胶凝胶增透膜厚度与均匀性研究

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安徽工程大学学报 2021年第4期36卷 23-26,40页

作者：王铭郑衍畅史宁王海安徽工程大学机械工程学院安徽芜湖241000 安徽华东光电技术研究所安徽芜湖241000

为在光学元件表面涂覆特定膜厚且均匀性好的SiO_(2)溶胶凝胶增透膜,使用自研的弯月面涂胶机在200 mm×200 mm的熔石英平板上进行SiO_(2)溶胶凝胶增透膜的涂覆。基于薄膜干涉的原理,搭建了一套膜厚测试系统,准确获得了基片上的膜厚分布;... 详细信息

为在光学元件表面涂覆特定膜厚且均匀性好的SiO_(2)溶胶凝胶增透膜,使用自研的弯月面涂胶机在200 mm×200 mm的熔石英平板上进行SiO_(2)溶胶凝胶增透膜的涂覆。基于薄膜干涉的原理,搭建了一套膜厚测试系统,准确获得了基片上的膜厚分布;对薄膜厚度与涂覆速度的关系进行幂函数拟合,并分析了弯月面涂胶机的涂覆速率及倾斜角度对薄膜厚度与均匀性的影响。结果表明,当涂胶机水平放置时,薄膜厚度与涂覆速率的拟合关系符合弯月面涂覆理论公式,薄膜厚度随涂覆速率的增加而增大,而膜厚均匀性随涂覆速率的增加先增大后减小。当涂覆速率为1.69 mm/s左右时,膜厚均匀性达到最佳,相对标准偏差为0.017。当涂覆速率为1.69 mm/s固定不变,涂胶机的倾斜角度在0°~10°范围内变化时,倾角越大,薄膜厚度越小,倾角在10°比在0°时厚度减小了约38%,而膜厚均匀性随倾斜角度变化不大,小于5%,可以忽略。

关键词：弯月面涂覆薄膜干涉 SiO_(2)溶胶凝胶增透膜涂覆速率倾斜角度