膜基反射镜面形控制系统设计与实现

膜基反射镜的面形控制是研制膜基反射镜的关键技术之一.设计了一种基于模糊逻辑控制技术的膜基反射镜面形控制系统,包括面形设计、面形控制、面形分析和面形控制仿真等功能模块.采用Visual C#和MATLAB混合编程来实现系统功能,并在仿真系统中嵌入了ANSYS有限元分析功能.采用控制反射镜中心截面矢高的方法设计控制器,利用Zernike多项式拟合得到膜基反射镜的面形及其像差.对口径为300 mm、F15的膜基反射镜进行了面形控制和扰动响应仿真分析,最终得到面形误差RMS值为71λ(λ=632.8 nm),在相同条件下,该结果与根据薄膜大扰度形变理论得到的面形误差结果相一致.     

多电极静电拉伸薄膜反射镜的面形优化

为了提高多电极静电拉伸薄膜反射镜的面形精度,基于Henky-Campbell圆薄膜平衡方程分析了薄膜均布载荷作用下的拉伸成形和面形误差。采用ANSYS软件一阶优化法,建立了以薄膜屈服强度为状态变量,镜面3个同心环形区域上施加的载荷为设计变量,以反射镜面形与理想面形的最小均方根误差(RMS)为目标的优化模型,对口径300 mm、中心挠度分别为0.5、1.0和1.5 mm的薄膜反射镜面形进行了优化。实验中优化后的最佳镜面面形RMS为7.73μm,PV值为50.69μm,较优化前分别减少了30.2%和23.7%。     

中小型圆形反射镜检测支撑优化

为了优化中小型圆形反射镜在加工、镀膜、装调等阶段的检测中所需的支撑结构,以V型块支撑工作原理设计了支撑位置及支撑点夹角均可调整的分体式支撑。利用有限元方法得到TMA系统中Φ136 mm非球面次镜面形随支撑点夹角的变化趋势,并根据趋势曲线,确定支撑点夹角为100°状态下,分体式支撑结构引起的镜面面形变化最小(RMS=0.57nm)。利用干涉仪结合补偿器的检测方式,对分体式支撑在不同的支撑点夹角下的镜面面形进行检测。所得结果与有限元方法得到的镜面面形随支撑点夹角变化趋势与试验结果相符,且在100°时分体式支撑引起的镜面面形变化(RMS=0.015 wave)明显优于其他角度。再以不同的镜坯材料及反射镜直径尺寸进行仿真对比,结果表明:镜面面形随支撑点夹角的变化趋势与反射镜材料和尺寸无关,趋势曲线幅值随材料弹性模量和反射镜直径改变而变化。优化得到的分体式支撑对于中小型圆反射镜具有广泛适用性。     

自聚焦透镜的长度对斐索干涉仪面形测量的影响

讨论了自聚焦透镜的长度对自聚焦透镜斐索干涉仪面形测量的影响 ,给出了面形干涉图中相邻干涉条纹半径的平方差随自聚焦透镜长度和面形曲率半径变化的三维曲线、待测面 R→∞时的二维曲线以及自聚焦透镜的长度对面形测量范围的影响 ,并用平面作待测面给出实验值 ,验证了实验与理论的一致性     

大口径KDP晶体夹持方式对面形的影响

对大口径KDP晶体的夹持方式以及夹持对面形的影响进行了研究。利用ANSYS建立KDP晶体侧面和正面夹持的有限元模型。研究了侧面均布荷载、侧面均匀及非均匀两点荷载作用时KDP晶体面形,得出了总荷载大小是影响晶体面形的关键因素。讨论了理想状态和实际状态下KDP晶体正面夹持面形,得出了元件表面平面度是影响晶体夹持面形主要因素。通过分析和计算,找到了降低元件平面加工精度对晶体正面夹持面形影响的理论技术方案。     

GEO激光通信系统主镜组件优化设计

为保证GEO激光通信系统主镜的面形误差、主镜组件的结构刚度满足设计要求,需要进行主镜组件结构参数优化设计。由于组件的结构参数较多,为避免参数之间重复优化,提高优化设计效率,采用正交优化方法,用9种结构参数组合完成全部81种参数组合的主镜优化设计,保证了1 g重力、2℃径向温差分别作用时的面形误差RMS值满足RMS/50（=632.8 nm）的面形精度要求,并且改善了5℃均匀温升作用下的面形误差RMS值;在此基础上,进行了柔性支撑优化设计。仿真分析表明,主镜组件一阶频率为213 Hz,高于要求的200 Hz固有频率,主镜在1 g重力、2℃镜体径向温差和5℃均匀温升共同作用下的最大面形误差为10.78 nm,满足面形精度要求。经实验测试:5℃均匀温升的面形误差RMS值为7.27 nm,优于设计要求。优化设计为主镜组件的设计、加工、装校提供了技术支撑。     

反向工程中的非接触面形传感器

本文提出一种用于反向工程的非接触面形传感器，该传感器具有测量范围大、对面形斜率变化急缓不敏感、原理上线性的特点，且结构简单。     

平面形自由电子激光器中的边带不稳定性

本文对平面形自由电子激光器中的边带不稳定性进行了动力学研究。提供了一种处理平面形和螺旋形自由电子激光边带不稳定性的方法,同时解释了平面形自由电子激光边带不稳定性的特点。     

刀口法检测光学元件面形的数值模拟研究

传统刀口仪检测光学元件面形具有设备简单、非接触性测量等优点,但传统刀口仪只能定性评价面形质量,且人为因素较大。在传统刀口检测原理的基础上,建立了面形缺陷与阴影图相对应关系的数学模型。为了验证该模型的正确性,对口径150mm的凹透镜进行了数值模拟研究。设置模拟的缺陷参数,利用建立的数学模型得到对应的阴影图;用波像差理论对该阴影图进行分析处理,得到该元件的面形缺陷;将分析得到的缺陷参数与预先设置的面形缺陷进行比较,二者吻合很好。     

激光通信天线一体化的摆镜面形优化

一对多激光通信天线受结构和尺寸的限制,反射镜与安装平面只能单独研磨。虽然可根据面形测试结果对安装平面进行反复研磨,以保证摆镜安装后的面形精度,但该方法难度大、周期长、成功率低。为了减小加工难度,在保证正常研磨精度(5μm)的同时降低安装面平面度造成的安装应力和温度变形等外力影响,保证摆镜安装后的面形精度。研究了摆镜在力学作用下的面形精度变化和面形稳定性,优化设计了隔离结构,有效提高了摆镜的面形稳定性。测试结果表明,在测试波长为λ时,安装应力和温度升(降)载荷作用下摆镜面形精度的峰谷值由0.546λ提升到0.161λ,均方根值由0.099λ提升到0.019λ,完全符合设计要求。     

佛克脱光谱线型半高宽的理论研究

根据我们利用傅里叶变换方法得到的精确佛克脱线型的表达式,利用泰勒级数计算了佛克脱线型、高斯线型和洛伦兹线型半高宽之间的关系.画出了三者之间的关系曲线,并对结果进行了讨论.通过进一步讨论,发现佛克脱线型与高斯线型半高宽之比和洛伦兹线型与高斯线型半高宽之比的关系为第一象限的四分之-椭圆.此方法对于实际应用非常方便而且具有很好的准确性.     

基于多普勒像和加速度像的多目标鉴别

从弹载脉冲多普勒雷达的多普勒分辨率和加速度分辨率出发 ,讨论了弹载雷达对波束内多个目标进行分辨的可能性和必要条件 ,提出了一种基于一维多普勒像和一维加速度像的多目标分辨算法。     

复合涂层激光熔池温度场及流场的数值模拟

建立了复合涂层激光熔池三维准稳态流场及温度场的数值模型,计算出熔池温度分布和速度分布及几何形状。分析了激光功率对熔池温度场、流场及形状的影响。计算结果表明,对于厚度为0.08mm的Ti-Al(30%)复合涂层系统,功率为750W时,复合涂层没有熔化,但Al基材产生熔化;功率为1400W时,在不同材料层内形成上下两个分离的熔池。复合涂层先熔化还是Al基材先熔化,依赖复合涂层厚度。激光重熔实验确认了分离熔池的存在,同时计算结果和实验结果基本吻合。     

新型多通道微波辐射计及大气观测分析

MWP967KV型微波辐射计是国内第一台自主研发的地基多通道微波辐射计,能够接收和精确测量5毫米和13毫米波段大气辐射强度,可以实时反演出从地面到垂直10km上空高分辨率的大气温湿廓线,而且能探测路径气柱上的水汽和液态水积分总量。本文介绍了MWP967KV型微波辐射计的主要功能、工作原理,并与进口辐射计在不同天气条件下的输出数据进行了对比,结果表明该设备具有优良的工作性能。     

注入氧形成的SOI结构中氧分布的模拟

我们提出了一个用于模拟SIMOX注入分布的经验公式,用此公式对某些氧注入分布进行了模拟,其结果与有关理论计算及实验值相比符合较好.我们的经验公式既有一定精度又形式简单,非常适合于作为VLSI全工艺模拟器中的一部份.     

多模光纤微分模时延与折射率剖面分布关系

给出了多模光纤中微分模时延与折射率剖面分布间的简单关系 ;同时也对微分模的激励 ,给出了物理解释。     

Unified Breakdown Model of SOI RESURF Device with Uniform/Step/Linear Doping Profile

A unified breakdown model of SOI RESURF device with uniform,step，or linear drift region doping profile is firstly proposed.By the model,the electric field distribution and breakdown voltage are researched in detail for the step numbers from 0 to infinity.The critic electric field as the function of the geometry parameters and doping profile is derived.For the thick film device,linear doping profile can be replaced by a single or two steps doping profile in the drift region due to a considerable uniformly lateral electric field,almost ideal breakdown voltage,and simplified design and fabrication.The availability of the proposed model is verified by the good accordance among the analytical results,numerical simulations,and reported experiments.     

均匀、阶梯和线性掺杂漂移区SOI RESURF器件的统一击穿模型

提出了一个均匀、阶梯和线性掺杂漂移区SOI高压器件的统一击穿模型.基于分区求解二维Poisson方程,得到了不同漂移区杂质分布的横向电场和击穿电压的统一解析表达式.借此模型并对阶梯数从0到无穷时器件结构参数对临界电场和击穿电压的影响进行了深入研究.从理论上揭示了在厚膜SOI器件中用阶梯掺杂取代线性漂移区,不但可以保持较高的耐压,而且降低了设计和工艺难度.解析结果、MEDICI仿真结果和实验结果符合良好.     

无铅回流焊工艺及设备

主要讨论适应无铅回流焊的工艺及设备,推荐了两种适合于无铅制造的温度曲线(渐升式和梯形),并介绍了无铅回流炉的主要改进:增加温区数量;采用红外辐射与强制对流的加热方式;具有惰性气体环境;助焊剂收集系统;可控制的冷却系统及防止PCB变形的支撑条.最后介绍了可用于监控无铅回流过程的实时热管理系统.     

On the exciton profile in OLEDs-seamless optical and electrical modeling

We present a comprehensive model to simulate organic light-emitting devices (OLEDs) that includes a seamless coupling of charges, excitons and photons. The comprehensive model accounts for the position dependent exciton lifetime due to the optical environment in the multilayer OLED structures. We first study the effect of different charge mobilities and quantum efficiencies of the light-emitting material on the exciton profiles. Moreover, we discuss the extension of an optical model to account for the exciton dynamics. This comprehensive optical model is validated and justified on the basis of consistency checks. Namely, we show that our comprehensive optical model can take the cavity effects as seen in simulation results of the comprehensive electrical model into account. The advantage of the comprehensive optical model is a quick and accurate insight into the exciton physics if applied together with a nonlinear least square (NLSQ) fitting method. Finally, we apply the comprehensive optical model with the NLSQ-method in order to extract the exciton profiles from emission spectra of a blue light-emitting polymer diode (PLED) measured at different current levels.