1 北方夜视科技(南京)研究院有限公司,江苏 南京 211106
2 北方夜视技术股份有限公司,云南 昆明 650217)
微通道板作为一种关键的电子倍增器件,广泛应用于诸多领域。分析了NiCr膜层作为微通道板的输入端电极时,对微通道板开口面积比的影响,建立了理论模型,计算了膜层厚度、镀膜深度等参数对开口面积比的影响。开展了2种减小开口面积比损失的镀膜研究:一是进行工艺调整,减弱合金蒸发的分馏效应,降低电极膜层的电阻率,开口面积比损失量降低约2%;二是改变镀膜方式,使用Ni、Cr金属单质镀制叠层薄膜,在镀膜过程中调控镍、铬的比例,将输入端电极中镍比例升高,同样可以降低电极膜层的电阻率,在满足面电阻要求的前提下,可减薄输入端膜层至86 nm,与300 nm厚度的常规镍铬合金膜层相比,MCP输入端的开口面积比损失量降低3%~4%,MCP增益提升6%。
微通道板 开口面积比 输入电极 叠层薄膜电极 micro-channel plate opening area ratio input electrode laminated film electrode
北方夜视科技(南京)研究院有限公司,江苏南京 211106
开口面积比是微通道板( MCP)重要的性能指标,在 MCP输入面进行扩口,对于 MCP的探测效率、噪声因子等参数有显著的提升作用,在微光夜视仪、粒子探测器等军用、民用领域具有巨大的应用潜力。采用湿法腐蚀进行微通道板扩口,面临工艺一致性差、选择性腐蚀造成锥度尺寸难以达标等难题,实质性批量应用非常困难。针对扩口 MCP难以制作和应用的问题,提出一种采用干法刻蚀进行 MCP扩口的方法,阐述了干法刻蚀进行 MCP扩口原理及可行性。通过建立理论模型研究干法刻蚀工艺参数如刻蚀角度、刻蚀时间等对于 MCP开口面积比、通道内刻蚀深度、通道内壁刻蚀锥度等性能参数的影响,计算出合适的工艺参数范围,为开展实验研究奠定了基础。
扩口微通道板 干法刻蚀 开口面积比 理论模型 funnel MCP, dry etching, open area ratio, theoreti
介绍一种基于皮米梳的皮米测量技术。在实验中,通过采用两次曝光全息技术制出皮米梳,其两次曝光的干涉场周期具有200 pm的差值。当激光照射到皮米梳上,将产生随着传播方向不变的干涉条纹。该干涉条纹的周期与皮米梳的周期差值成反比,由此建立了一种新型皮米尺度位移或变化的测量原理和方法。以皮米梳及其应用为基础,将会发展出一系列新的皮米光学元件、技术及装置。
测量 皮米光学 皮米测量 皮米光学元件 皮米梳 光学学报
2022, 42(17): 1712003
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Information Optics and Optoelectronic Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Institute of Photonics Technology, Jinan University, Guangzhou 510000, China
A planar-integrated optical system (PIOS) represents powerful optical imaging and information processing techniques and is a potential candidate for the realization of a three-dimensional (3D) integrated optoelectronic intelligent system. Coupling the optical wave carrying information into a planar transparent substrate (typically fused silica) is an essential prerequisite for the realization of such a PIOS. Unlike conventional grating couplers for nano-waveguides on the silicon-on-insulator platform, the grating couplers for PIOS enable to obtain a higher design freedom and to achieve much higher coupling efficiency. By combining the rigorous coupled wave algorithm and simulated annealing optimization algorithm, a high-efficiency asymmetric double-groove grating coupler is designed for PIOS. It is indicated that, under the condition of the normal incidence of TE polarization, the diffraction efficiency of the st order is over 95%, and its average value is 97.3% and 92.8% in the C and C+L bands. The simulation results indicate that this type of grating coupler has good tolerance and is expected to be applied in optical interconnections, waveguide-based augmented reality glasses, and planar-integrated 3D interconnection optical computing systems.
double-groove grating vertical coupling planar integration optical computing Chinese Optics Letters
2022, 20(9): 090501
1 北方夜视技术股份有限公司, 江苏 南京 211106
2 中国科学院国家天文台空间天文与技术重点实验室, 北京 100012
3 中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049
扇形X射线微孔器件(MPOS)是一种新型的X射线聚焦器件。相较传统微孔聚焦器件,其具有集成度高、轻量化等优势,在空间X射线探测方面具有应用前景。基于MPOS聚焦理论,设计并研制出MPOS聚焦器件,其微孔内壁粗糙度为0.4~0.5 nm,微孔排列精度约为5.5%。使用点对点X射线测试平台对器件的聚焦能力进行检测,结果表明,在工作电压为5.0 kV,电流为0.1 mA条件下,聚焦焦斑形貌为清晰的类六角星形,角分辨率为7.7'@1 keV。
X射线光学 X射线微孔聚焦器件 扇形 轻量化 X射线聚焦 角分辨率 光学学报
2022, 42(11): 1134020
1 北方夜视技术股份有限公司, 江苏 南京 211106
2 北方夜视科技(南京)研究院有限公司, 江苏 南京 211106
3 中国科学院国家天文台, 中国科学院空间天文与技术重点实验室, 北京 100012
4 中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049
龙虾眼X射线聚焦望远镜是未来X射线空间天文观测的重要设备之一,这种设备将成为在各种太阳风条件下研究地球空间环境的有力工具。针对龙虾眼型X射线微孔光学器件有效面积的设计与仿真工作,研究了结构参数与几何收集面积的关系,并基于菲涅耳公式计算了不同膜层材料和表面粗糙度对X射线反射率的影响。利用X射线束流测试设备并采用单光子采集模式完成了有效面积X射线的性能测试。结果表明,龙虾眼型光学器件的有效面积主要由膜层材料与内壁粗糙度共同决定,同时沉积Ir膜后在能量为1 keV的情况下有效面积能从2.15 cm 2增大至2.47 cm 2。
散射 龙虾眼 X射线 聚焦成像 有效面积
1 北方夜视技术股份有限公司, 江苏 南京 211106
2 中国科学院国家天文台,中国科学院空间天文与技术重点实验室, 北京100012
3 中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京100049
Angel型龙虾眼X射线光学器件是一种新型X射线聚焦成像器件,具有独特的4π立体角聚焦能力和最佳有效面积-重量比,是未来最具有运用前景的X射线成像光学系统之一。依据龙虾眼的结构特性,采用微通道板方孔阵列制作技术成功研制了龙虾眼光学器件。采用Zygo干涉仪、条纹反射面型仪以及X射线束流检测设备对龙虾眼光学器件球面成型精度和聚焦成像特性进行了测试。测试结果表明:微孔光学器件的球面面型精度均方根为0.72 μm,峰谷值为2.27 μm,曲率半径约为752.3 mm。在电压为2 kV,电流为50 μA条件下,横轴和纵轴的焦斑半峰全宽的直径约为0.39 mm和0.42 mm,对应的成像角分辨率分别为3.65 arcmin和3.93 arcmin。
X射线光学 龙虾眼 光学器件 聚焦成像 角分辨率
1 北方夜视技术股份有限公司, 江苏 南京 211106
2 中国科学院国家天文台,中国科学院空间天文与技术重点实验室, 北京 100012
3 中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049
为了研究Angel型平面龙虾眼光学器件微孔统计特性对聚焦成像性能的影响,研发了一套点对点的真空X射线束流测试装置,采用微焦斑X射线束对研制的光学器件进行了聚焦成像测试。通过利用刀口狭缝系统对平面龙虾眼光学器件进行二维扫描测试,发现光学器件的不同区域存在不同程度的Tilt型工艺缺陷;基于蒙特卡罗软件模拟了Tilt工艺缺陷对聚焦成像的影响。实验结果表明:实验所采用的平面龙虾眼光学器件能在3650 mm焦距处将入射的X射线束会聚成清晰的十字图像,焦斑最大半峰全宽约为4.63 mm,对应的角分辨率最大约为4.36',点扩展函数的不均匀性约为33.7%。模拟结果表明:Tilt型工艺缺陷会导致中心亮斑强度下降,十字线弥散、不连续,二次焦斑畸变,成像质量变差。
光学设计 平面龙虾眼光学器件 聚焦成像 Tilt型缺陷 角分辨率
1 北方夜视技术股份有限公司, 江苏 南京 211106
2 微光夜视技术重点实验室, 陕西 西安 710065
3 中国科学院国家天文台, 中国科学院空间天文与技术重点实验室, 北京 100012
4 中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049
5 大连鉴影光学科技有限公司, 辽宁 大连 116023
研制了一套结构简单、易于操作的条纹反射测量系统,用以测试Angel型龙虾眼X射线镜片的面型。通过电荷耦合器件(CCD)相机拍摄40 mm×40 mm口径的龙虾眼镜片的条纹反射图像,计算得到了龙虾眼镜片面型的斜率误差分布,并通过积分得到了龙虾眼镜片的面型误差均方根及峰谷值,分别为0.81 μm和6.34 μm。该结果与Zygo干涉仪得到的面型分布规律大体一致。基于条纹反射方法重复测量面型得到的均方根和峰谷值的标准差分别为0.017 μm和0.11 μm,验证了条纹反射方法测量龙虾眼镜片面型的可行性。利用蒙特卡罗方法对待测龙虾眼镜片的面型误差进行X射线聚焦成像模拟,得到面型误差引起的弥散十字焦斑的半峰全宽为0.23 mm,对应的角分辨率为2.11'。该光学测量系统的建立为龙虾眼镜片的球面热成形提供了参考依据。
X射线光学 Angel型龙虾眼 条纹反射 面型误差 聚焦成像