自聚焦变栅距光栅设计、制作及特性研究

利用变栅距光栅的衍射光束自聚焦特性,设计和制作了变栅距透射光栅,并对其自聚焦特性进行了研究.采用变栅距光栅的自动生成宏文件程序,优化设计了变栅距光栅的栅距变化.采用光栅扫描电子束光刻的方法制作了中心线数为300 1/mm、适用于355 mm波长的自聚焦变栅距变狭缝光栅.使用三倍频Nd:YAG激光器,研究了制作的变栅距光栅的聚焦特性,并与对氦氖激光的聚焦特性进行了比较.结果表明,主动式设计的变栅距变狭缝自聚焦光栅可以大幅提高衍射光强度和分辨本领,具有重要的应用价值.     

纳秒脉冲激光对316L不锈钢微抛光效果的影响

激光微抛光过程中,激光的能量密度对微抛光效果的影响很大.采用纳秒紫外脉冲激光(波长为355 nm,脉冲宽度为35 ns)对316L不锈钢材料进行微抛光实验研究,分析了工件表面的形貌、扫描速度和离焦距离等因素对激光微抛光效果的影响.通过对4种不同表面形貌的抛光效果比较,发现不仅表面粗糙度会影响抛光质量,而且表面的形貌也对激光微抛光的效果有很大影响;激光微抛光时对确定的激光能量密度存在最佳微抛光效果的扫描速度和离焦距离.提出了355 nm紫外纳秒脉冲激光器对316L不锈钢微抛光效果的最佳工艺参数:激光能量密度为0.14 J/cm2,激光脉冲重复频率为20 Hz,扫描速度为18.6 mm/min,离焦距离为81.2μm.在此工艺参数下,316L不锈钢经过微抛光之后,表面粗糙度由123.23 nm降低至80.96 nm.     

软X射线显微术光束线结构设计及真空处理

合肥同步辐射装置上的软X射线显微术光束线专用于生物样品研究。电子储存环BL_(12)窗口引出同步光至超高真空室,经分束镜,光阑、薄窗、波带片、针孔和微波带片等产生生物样品试验所要不同通量和不同波长的单色光。其光学系统见图1。该光束线装有一台软X射线波带片线性扫描单色仪。三块不同参数波带片在真空室里沿轴向移动220mm,使同步光单色,按不同波长汇聚于光轴,针孔后可获得通量10~9光子/秒、波长20(?)到54(?)的单色光。经微波带片进一步聚焦,产生直径0.2μm的光斑照射生物样品。     

波带片的聚焦特性

我们在研究中发现,文献[1]中所发表的关于菲涅尔波带片聚焦特性的结果,实际上是利用了夫朗和费近似而推导出的。本文指出,用这种方法推导出的结果,除了以瑞利准则定义的分解力外,都是不精确的,甚至是错误的。此外,本文还探讨了双相非光学波带片的聚焦特性。分析结果表明,在环数较少的情况下,对高分解力和低旁瓣的要求,双相波带片能提供正波带片或负波带片更好的折衷。     

微光斑尺寸及能量分布测量方法

本文介绍了微米和亚微米级激光聚焦光斑尺寸及能量分布的各种测试方法,分析和比较了各种方法的特点及实用性,方法适宣于对光盘存贮系统及应用激光的领域的微光斑性能的评价。     

光斑直径对含能材料激光点火性能的影响

用光电探测法研究了激光光斑直径对含能材料激光点火特性的影响.试验结果表明,在相同的激光能量下,光斑直径大,能量密度小;光斑直径小,能量密度高.过小的激光束会引起样品表面产生烧蚀和气化,带走部分激光能量,对点火过程不利,体现在点火延迟期变长了.同样,过大的激光束能量密度太小,不足以点燃含能材料.因此,选择合适的激光束直径对研究含能材料的激光点火特性很重要.     

用于近场光刻的表面等离子体透镜的优化设计和加工

表面等离子体透镜(PL)具有优异的光聚束效应,能够形成突破衍射极限的近场光斑,具有广泛的应用前景.为了获得较小的近场光斑,需要选用较短波长的激光入射.选用355 nm径向偏振光作为入射条件,使用COMSOL多物理场耦合仿真软件优化了同心圆环沟槽型PL的结构参数.结果显示,当圆环沟槽半径与槽间距都与表面等离子激元(SPPs)波的波长相等,且增加同心圆环槽数时,SPPs波在PL中心能形成相长干涉,可以获得较大的光增强效应;随着金属膜厚和槽宽的增加,中心处光强先增大后减小,存在最优值.使用聚焦离子束(FIB)加工制备了所设计的PL结构,加工结果具有较好的尺寸精度,但沟槽截面存在一定的锥度.进一步的仿真结果表明,沟槽横截面的小锥度对PL的聚束效应和光增强效应影响较小.     

LD抽运355nm连续紫外激光器

报道了一台LD端面抽运Nd:YVO4晶体的内腔三次谐波转换的全固态连续紫外激光器.在谐振腔内,1064 nm的基频波经Ⅱ类相位匹配KTP晶体进行二倍频产生532 nm波长激光,二者再经Ⅰ类相位匹配LBO晶体进行和频获得355 nm紫外激光输出.在Nd:YVO4晶体的外端镀1064 nm/532 nm双波长高反膜作为输入镜,其与输出镜构成平-凹腔结构,并考虑到Nd:YVO4晶体所产生的热透镜效应,对腔长进行了详细的分析计算.当LD抽运功率为3W时,获得4.2 mW连续运转的355nm紫外激光.     

带支撑结构的大高宽比硬X射线波带片制作

对利用X射线光刻制作大高宽比硬X射线波带片的设计和制作工艺进行了研究.采用电子束光刻制作X射线光刻掩模,并利用X射线光刻制作最终的硬X射线波带片.采用对光刻胶结构加入支撑点的方法,大大提高了X射线光刻制作硬X射线波带片的高宽比.对所加入支撑点的布置策略进行了优化,使得支撑点所占的面积比例减小.所制作的波带片最外环宽度为200 nm,厚度为2.8μm,具有优良的结构质量,预期可用于10 keV到25 keV波段,并具有优于250 nm的成像分辨率.     

激光制导武器目标光斑大小半实物仿真研究

针对激光制导武器半实物仿真中的光斑大小仿真需求,通过对激光导引头的工作原理进行分析,本文建立了实验室环境下的目标光斑位置和大小变化的仿真模型;根据相似性原理,提出了采用光学扩束系统来控制光斑大小的变化,从而模拟真实环境下激光导引头所敏感到的目标光斑大小实时变化;基于模型进行了激光半主动炸弹光斑大小仿真实验.实验结果表明,目标光斑大小仿真模型是正确的,仿真方法是切实可行的,满足了激光制导武器半实物仿真的要求.