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基于光线像差的波前编码系统离轴像差敏感性分析

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光学学报 2011年第12期31卷 76-83页

作者：陈守谦范志刚王帅许志高哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学理学院黑龙江哈尔滨150001

从几何光学角度出发,分别对含有像散和彗差的波前编码系统成像特性进行了分析,推导了含有像散和彗差波前编码系统的光线像差,计算了光线像差的上下边界。通过光线像差及点列图分析了波前编码系统对像散和彗差的敏感程度。结果表明,当系... 详细信息

从几何光学角度出发,分别对含有像散和彗差的波前编码系统成像特性进行了分析,推导了含有像散和彗差波前编码系统的光线像差,计算了光线像差的上下边界。通过光线像差及点列图分析了波前编码系统对像散和彗差的敏感程度。结果表明,当系统同时含有离焦像差和像散时,光线像差较仅含离焦像差的波前编码系统有所放大,点列图弥散程度增加,进而使系统调制传递函数(MTF)有较大程度的下降,影响中间图像的可复原能力,但其仍保持着较好的离焦不变特性。当系统同时含有离焦像差和彗差时,由于切向和径向的光线像差及点列图变化并不对称,彗差的存在对系统的离焦不变特性及图像的可复原性均产生影响,不仅使系统对中间图像的可复原能力降低,也使两方向的离焦不变特性有所不同。

关键词：波前编码离焦误差像散彗差光线像差

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光刻技术中的聚焦控制

激光与光电子学进展 2022年第9期59卷 270-286页

作者：李世光郭磊曾海峰戢逸云王寅肖燕青中国科学院大学集成电路学院北京100049 中国科学院微电子研究所成果转化部北京100029 江苏影速集成电路装备股份有限公司江苏徐州221300

光刻技术中的聚焦控制对曝光质量有直接的影响。曝光过程中,为保证良率,曝光区域需要时刻处于焦深范围内。通过建立数学模型,探讨了光刻机系统总离焦量与产品良率的关系,而光刻机的总离焦量又是多种离焦误差共同作用的结果。研究了先进... 详细信息

光刻技术中的聚焦控制对曝光质量有直接的影响。曝光过程中,为保证良率,曝光区域需要时刻处于焦深范围内。通过建立数学模型,探讨了光刻机系统总离焦量与产品良率的关系,而光刻机的总离焦量又是多种离焦误差共同作用的结果。研究了先进的双工件台光刻系统和应用于掩模板制造的数字微反射镜装置光刻系统的工作流程,分析了与聚焦控制密切相关的若干离焦误差。在诸多误差因素当中,调焦调平传感器对总离焦量有着重要影响,光刻机的聚焦控制很大程度依赖于调焦调平传感器的准确测量。对Canon、Nikon和ASML的调焦调平传感器进行了调研,对比研究各自的传感器原理和结构,为光刻机的聚焦控制分析提供参考。

关键词：光刻焦深聚焦控制良率离焦误差调焦调平

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温度变化对1.23m望远镜光机系统的影响

光子学报 2012年第1期41卷 26-30页

作者：杨飞明名王富国张丽敏中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为了实现1.23m望远镜在环境温度从-35℃～+55℃变化范围内,光机系统的成像质量的指标要求,本文从原理上分析了温度变化对光机系统中光学元件面形准确度及相对位置关系的影响,推导出了主次镜间光学间隔变化与像面离焦量的比例关系.通过对... 详细信息

为了实现1.23m望远镜在环境温度从-35℃～+55℃变化范围内,光机系统的成像质量的指标要求,本文从原理上分析了温度变化对光机系统中光学元件面形准确度及相对位置关系的影响,推导出了主次镜间光学间隔变化与像面离焦量的比例关系.通过对1.23m望远镜光学结构的像质分析,结合光机结构设计,搭建了适合环境温度变化的光机系统,从方案设计上满足了望远镜系统的成像要求.通过实际的成像实验,验证了温度变化导致的主次镜光学间隔变化对望远镜系统成像带来的离焦的影响,并给出了具体的温度补偿措施,即采取次镜调焦的方式,可满足具体观测实验的要求.同时,为今后1.23m望远镜以及类似的大口径望远镜系统的实验和技术改造提出了切实可行的意见.

关键词：光机系统温度影响大口径望远镜离焦误差

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仰角变化对1.23m望远镜光机系统的影响

激光与光电子学进展 2012年第3期49卷 132-136页

作者：杨飞明名陈宝刚王富国卫沛锋中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

通过对1.23m口径望远镜光学结构的像质分析,结合光机结构设计,搭建了适合仰角从0°～90°范围运动的光机系统,从方案设计上满足了望远镜系统的成像要求。但是在重力场中,随着望远镜俯仰角的变化,主次镜会产生相对的弯沉和倾斜,进而对系... 详细信息

通过对1.23m口径望远镜光学结构的像质分析,结合光机结构设计,搭建了适合仰角从0°～90°范围运动的光机系统,从方案设计上满足了望远镜系统的成像要求。但是在重力场中,随着望远镜俯仰角的变化,主次镜会产生相对的弯沉和倾斜,进而对系统成像质量产生影响。通过实际的成像实验,也验证了仰角变化对望远镜系统成像带来的离焦的影响,并给出了具体的系统补偿措施,满足了实际观测实验的要求。同时,为今后1.23m望远镜以及类似的大口径望远镜系统的实验和技术改造提出了切实可行的意见。

关键词：光学设计光机系统仰角变化影响大口径望远镜离焦误差

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二维工作台多自由度测量系统优化及测试

二维工作台多自由度测量系统优化及测试

作者：程知己合肥工业大学

学位级别：硕士

伴随着大规模的科技革命,超精密的测量和制造技术对现代高科技产业的发展起到日益重要的作用。高精度定位台和高精度导轨作为许多加工制造以及测量行业中的主要的运动元件,有效保证了仪器的测量精度以及机床的加工精度。但是定位工作台... 详细信息

伴随着大规模的科技革命,超精密的测量和制造技术对现代高科技产业的发展起到日益重要的作用。高精度定位台和高精度导轨作为许多加工制造以及测量行业中的主要的运动元件,有效保证了仪器的测量精度以及机床的加工精度。但是定位工作台易受到设计加工以及装配过程的精度影响,在运动过程中会产生偏摆角、俯仰角、滚转角三个自由度的角度误差以及X、Y、Z方向三维定位误差,如何对这些量进行测量和修正,进一步提升工作台的精度,是精密制造业发展急需突破的问题。因此,本文利用课题设计的二维宏微动工作台和多自由度激光测量系统,将二者进行整合,利用软件对控制系统进行二次开发,对工作台控制系统进行优化,并在研究过程中对工作台系统中误差项进行分析,提升测量和补偿精度。本文具体完成以下工作:（1）对二维多自由度测量控制系统进行整合,系统内部包括:具有多自由度检测功能的光学测量系统、可以对角度误差进行修正的二维纳米定位工作台以及计算机,使其构成一个具有多参数实时测量补偿功能的定位工作台系统;（2）改进运动控制的性能,利用VC++软件对工作台控制程序进行编写,实现工作台的二维同时运动;（3）在控制工作台运动过程中加入滤波技术,有效减少运动过程中产生的随机误差,并对控制程序进行整合,在实现二维台同时运动的同时,对六个自由度误差进行实时补偿,提升了工作台在行进过程中角度长度参量测量和补偿精度;（4）研究影响角度测量精度的因素,对四象限探测器偏离透镜焦距所产生的离焦误差进行分析,并建立数学模型,设计方法成功补偿离焦误差,提高角度测量的精度;实验结果表明,工作台可以实现X、Y方向二维的宏微动运动控制,对离焦误差进行消除后,在50 mm×50 mm的运动范围内,可以实现对六个自由度误差的同时补偿,经过对角度误差进行补偿以后,二维工作台的俯仰角以及偏摆角运动误差均可以有效限制在1.0″以内;对工作台的定位误差进行补偿以后,二维工作台的直线定位误差优于250 nm。

关键词：二维工作台角度测量长度测量离焦误差运动控制程序整合

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应用于SLS的振镜式三维激光扫描系统研究

应用于SLS的振镜式三维激光扫描系统研究

作者：徐越华中科技大学

学位级别：硕士

振镜式激光扫描技术广泛应用于激光加工领域,为获得良好的加工质量,激光光斑在整个工作面上都必须小而且均匀一致。由于离焦误差的存在,传统激光聚焦系统聚焦面为曲面,越偏离聚焦中心,聚焦光斑越发散,严重影响聚焦质量。为解决上述问题... 详细信息

振镜式激光扫描技术广泛应用于激光加工领域,为获得良好的加工质量,激光光斑在整个工作面上都必须小而且均匀一致。由于离焦误差的存在,传统激光聚焦系统聚焦面为曲面,越偏离聚焦中心,聚焦光斑越发散,严重影响聚焦质量。为解决上述问题,本文研究一种适应大幅面扫描的动态聚焦式三维振镜扫描系统,在400mm*400mm工作面范围内,工作高度为750mm时,对所设计的振镜扫描系统进行理论分析和仿真设计,随后进行了大量的实验,光斑在整个加工幅面小于0.44mm,从而约束光斑在整个工作面精细且均一,验证了该系统可用于选择性激光烧结系统（SLS）的可行性。文中首先确定扫描振镜系统的整体方案,通过分析扫描振镜系统的组成原理和离焦误差来源进行分析,并提出了一种三维动态聚焦光学系统,其采用光学杠杆的原理补偿离焦误差。随后对动态聚焦系统进行光学设计,通过几何光学计算和物理光学计算确定初始结构,运用光学设计软件对透镜参数进行优化,通过像质评价与分析,使元件最终达到设计指标。随后将透镜及机械结构通过CAD出图加工,选取激光源和光束质量分析仪对所设计动态聚焦光学系统通过实验进行光束质量和调焦性能的分析。接着由所设计动态聚焦光学系统选取一款扫描振镜,构建出一套三维振镜扫描系统,对扫描振镜硬件控制进行了研究,包括扫描卡对激光器控制和振镜控制及D/A转换卡等。随后详细研究了振镜扫描枕型失真误差原理和数学模型,提出了校正枕型模型的方法,并研究其他非线性失真对扫描精度的影响,提出了软件校正的方法。

关键词：激光扫描动态调焦离焦误差光学设计选择性激光烧结