蔡梦雪 1,2,3,4王孝坤 1,2,3,4张志宇 1,2,3,4李凌众 1,2,3,4[ ... ]张学军 1,2,3,4
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
4 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室，吉林 长春 130033
由于仪器传递函数（Instrument Transfer Function, ITF）能准确反映仪器在空间频率上的响应特征，被广泛应用于仪器规范之中。目前多采用刻有单一台阶特征或不同周期正弦特征的平面测试板对干涉仪的ITF进行检测。针对平面测试板无法完成高陡度球面/非球面镜检测时ITF标定的问题，提出了根据球面台阶测试板标定高陡度镜面检测的子孔径拼接ITF的方法。通过超精密车削技术制作了球面台阶测试板，并对其进行拼接检测，根据梯度定位法和旋转矩阵完成检测孔径中台阶的定位及采样，利用傅里叶变换方法实现对台阶实测面形的功率谱密度求解，最后与理想面形功率谱密度做比获得ITF。对口径100 mm、曲率半径100 mm、带有同心圆环台阶结构的球面台阶测试板进行拼接检测以及数据分析，实验结果表明：在1 mm−1的空间频率范围内，各个子孔径对高陡度镜面的检测水平平均可达到82.72%，具有较好的检测精度，随后ITF逐渐衰减，当空间频率在1.5 mm−1左右时，仅能达到40%~60%。
高陡度球面 高陡度非球面 仪器传递函数 子孔径拼接 球面台阶测试板 high-steep spherical surface high-steep aspheric surface instrument transfer function sub-aperture stitching spherical step test board 红外与激光工程
2023, 52(9): 20230462
全无机卤化双钙钛矿是一类具备优异光电特性和稳定性的环境友好型非铅材料。因其在太阳能电池、光电探测器和发光二极管中具有巨大的应用潜力，受到国内外研究人员的青睐。本综述主要围绕全无机卤化双钙钛矿的结构特点和光电特性展开研究，重点对全无机卤化双钙钛矿的制备方法和应用方向进行归纳。最后，进一步总结了全无机卤化双钙钛矿材料目前的科学瓶颈及解决方案，期望对全无机卤化双钙钛矿的材料性能提升和光电器件应用提供有价值的参考。
全无机卤化双钙钛矿 光电性质 制备工艺 光电器件 All-inorganic halide double perovskites photoelectrical properties preparation process optoelectronic devices
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
单晶硅是一种重要的半导体材料。通常,铸锭切片后的单晶硅表面易产生较深的沟槽、凹坑和裂纹等缺陷。针对这一问题,提出了一种双步激光辐射的方法,其在修复表面缺陷的同时,可以降低表面粗糙度。首先,通过有限元法模拟对不同激光参数下可修复的缺陷深度进行预测。然后,在0.50 J/cm 2的较高能量密度下,利用较深的表面层熔化修复各种深度的表面缺陷。然而,由于高能量密度下引发的热毛细管流易造成高频特征残留在表面上,故会导致表面粗糙度增加。接着,使用一个0.20 J/cm 2的低能量密度再次辐射同一表面,可有效消除残留的高频特征。最终,原始表面粗糙度为1.057 μm的表面经过双步激光辐射后可获得一个表面粗糙度为26 nm的无缺陷光滑表面。
激光光学 单晶硅表面缺陷 纳秒激光辐射 有限元模拟 毛细管流动 表面张力
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为满足空间成像领域对大口径、轻量化、高衍射效率光学衍射元件的需求, 研究了薄膜衍射元件微结构设计及制作工艺。应用Zemax光学软件设计了320 mm口径, F/#100的四台阶薄膜菲涅尔衍射元件, 并利用Matlab软件将连续位相结构转化为离散化台阶分布。研究了薄膜菲涅尔衍射元件的制作技术, 选用透明聚酰亚胺薄膜作为基底材料, 以石英玻璃作为复制模板, 通过多次旋涂的方式实现了厚度为20 μm的衍射薄膜制作。应用Solidworks软件设计并加工薄膜支撑装置。测量复制基板及薄膜对应区域的微结构, 实验结果表明条纹线宽转移偏差小于1.3%, 台阶深度偏差小于8.6%。搭建光路测试在波长632.8 nm处衍射效率平均值为71.5%, 达到了理论值的88%。实验结果表明, 制作的薄膜重量轻, 复制精度高, 并且具有高衍射效率, 满足空间望远镜的应用要求。
大口径 菲涅尔衍射元件 聚合物薄膜 聚酰亚胺 衍射效率 large aperture Fresnel diffractive element polymer membrane polyimide diffraction efficiency 红外与激光工程
2017, 46(9): 0920001
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光电技术研发中心, 长春 130033
为提高衍射效率, 设计并制作了口径为300 mm的衍射成像系统.该系统的物镜是由一块四台阶位相型菲涅尔波带片通过激光直写套刻和Ar离子束物理刻蚀技术在石英玻璃基板上加工而成.测试了衍射物镜的衍射效率, 实验结果表明: 衍射物镜在波长632.8 nm处的衍射效率为66.4%, 达到理论值的82%.搭建了衍射成像系统光路, 分别采用10 μm星点孔与分辨率板, 测试了系统的成像性能.实验测得星点像直径为44 μm, 分辨率板的极限分辨率达到84 lp/mm, 接近该系统的理论计算值, 表明该衍射成像系统具有较好的成像性能.
光学设计 空间望远镜 衍射元件 衍射效率 成像性能 Optical design Space-based telescope Diffractive element Diffraction efficiency Imaging performance
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optical System Advanced Manufacturing Technology of the Chinese Academy of Sciences, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
The demand for space-borne telescopes with an aperture of 20 m is forcing the development of large diameter diffractive Fresnel zone lenses (FZLs) on membranes. However, due to the fabrication errors of multi-level microstructures, the real diffraction efficiency is always significantly smaller than the theoretical value. In this Letter, the effects of a set of fabrication errors on the diffraction efficiency for a diffractive membrane are studied. In order to verify the proposed models, a 4-level membrane FZL with a diameter of 320 mm is fabricated. The fabrication errors of the membrane FZL are measured, and its diffraction efficiency in the +1 order is also tested. The results show that the tested diffraction efficiency is very close to the calculated value based on the proposed models. It is expected that the present work could play a theoretical guiding role in the future development of space-borne diffractive telescopes.
050.1965 Diffractive lenses 160.5470 Polymers 120.4610 Optical fabrication Chinese Optics Letters
2016, 14(12): 120501
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
计算全息图(CGH)在非球面、自由曲面等光学元件的高精度检测中发挥着重要作用。激光直写机床导轨的正交性误差会影响CGH 图案的绘制精度，进而在面形检测结果中引入像散误差。为定量研究激光直写机床导轨正交误差对CGH检测结果的影响，利用标量衍射理论，建立激光直写机床导轨角度误差模型，以CGH对准区域图案为例对机床导轨正交性误差的影响进行分析。实验结果表明在机床导轨正交性误差为800 μrad时的均方根（RMS）值、峰谷值（PV）值和Zernike像散系数与理论值分别相差2.26%、2.33%、1.72%，从而验证所建立误差模型的正确性。
测量 计算全息图 激光直写 标量衍射理论 对准区域 正交性误差 光学学报
2016, 36(10): 1012005
Author Affiliations
Abstract
Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics, and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
Off-axis systems built by freeform optics are greatly demanded in next-generation space telescopes/cameras, for obtaining a long focal length and wide field of view. The profile accuracy of the mirror surface is the most critical parameter, which is finally required about 12 nm in peak-to-valley. Therefore, technologies for accurately and efficiently machining and testing freeform surfaces are greatly demanded. In this work, an ultrasonic-vibration-assisted five-axis grinding technology is developed and verified by grinding silicon carbide mirror blanks on a machine center having common precision. Subsequently, a computer-controlled optical surfacing technology is developed for lapping and polishing the mirror. A computer-generated hologram is developed for testing the mirror surface. This work provides an efficient resolution for the fabrication and measurement of freeform surfaces.
Chinese Optics Letters
2015, 13(Suppl): S22207
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
研究了空间遥感器用大口径SiC离轴非球面的超声复合磨削加工工艺。分别对磨削原理、金刚石砂轮结合剂选择、机床选取、磨削参数设定等进行了分析,并设计和规划了磨削工艺流程。基于逆向工程原理建立了高精度离轴非球面模型,创立了激光跟踪仪精磨阶段在线测量大口径离轴非球面的工艺。结合工程实践对一口径为700 mm×700 mm的SiC高次离轴非球面元件进行了逆向工程建模和超声磨削加工试验,并利用激光跟踪仪进行了在线检测。经过3个周期(每个周期4 h)的修磨,其面形精度PV值和RMS值分别由45.986 μm和7.949 μm收敛至12.181 μm和2.131 μm;与三坐标测试结果进行对比,其PV值和RMS值的偏差分别为0.892 3 μm和0.312 8 μm。实验显示,提出的磨削工艺实现了大口径SiC离轴非球面的快速精确磨削,其加工精度、效率以及表面质量都有了很大的提高。
光学制造 SiC离轴非球面 快速磨削 超声复合磨削 在线检测 optical fabrication SiC off-axis asphere fast grind ultrasonic grinding online testing
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为实现高精度非球面的面形误差检测，对激光直写计算全息图（CGH）的关键技术进行研究。以获得最小线宽偏差为目的，通过基础工艺实验，探究离焦量对光刻胶上线宽的影响；研究湿法刻蚀过程对不同线宽引入的展宽规律；分析线宽误差与位置误差关系，得到CGH 不同周期位置误差引入的波前误差。根据实验结果，制作最小线宽1.8 mm，直径80 mm 的振幅型CGH。检测结果表明，波前误差均方根值为0.011l，达到l/100 量级，可用于高精度非球面的检测。
全息 衍射光学元件制作 线宽 非球面检验 激光与光电子学进展
2014, 51(11): 110902
