1 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室，上海 201800
3 中国科学院大学，北京 100049
铷87的双光子光谱具有高信噪比、无多普勒展宽、窄线宽等特点。构建了基于87Rb原子双光子跃迁的光学频率参考，分析测试了影响其短期稳定度的因素。利用778 nm外腔半导体激光器激发双光子跃迁产生420 nm荧光信号，通过荧光信号锁定激光器频率。探讨了谱线线宽、信噪比、功率、温度相关的谱线展宽、光频移、系统结构稳定性和调制宽度等对频移和稳定度的影响。采用螺栓锁紧结构固定光学元件，大幅改善了光学对准引起的稳频误差，通过直接调制激光器电流实现了秒级稳定度为1.5×10-12、500 s稳定度为2.88×10-13的光学频率参考。与其他基于饱和吸收的光学频率参考相比，构建的基于87Rb原子双光子跃迁的光学频率参考的稳定度提高了10~100倍。光学对准对于提高荧光探测信噪比和优化长期稳定度具有重要意义。验证了内调制实现双光子光学频率参考的可行性，并提出了进一步优化短期稳定度和长期稳定度可采用的技术方案。
激光器 双光子跃迁 激光稳频 光学对准 频率稳定度 中国激光
2023, 50(23): 2301013
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 中国电子科技集团公司第二研究所, 山西 太原 030024
3 吉林江机特种工业有限公司, 吉林 吉林 132000
针对国内红外焦平面倒装焊机对高精度光学对位系统的迫切需求，对光学对位系统进行了设计及验证，并对该系统用到的平行调整、光学对位及坐标系误差补偿算法进行研究。文章首先对倒装焊接光学对位工艺进行分析；然后对平行性调整及光学对位算法进行介绍，并根据光学对位系统测试流程，提出更加合理的误差补偿算法；最后，以上述算法为理论依据，设计光学对位系统，其包括准直系统、显微成像系统和激光测距三部分。所设计的光学系统可实现平行性粗调，特征点识别及平行性精调功能。试验结果表明，准直系统准直效果较好，显微成像系统分辨率高，成像质量较好，激光测距系统的测距精度为0.084 μm。设计的高精度光学对位系统解决了国内红外焦平面倒装焊机对高精度光学对位系统的迫切需求，已经在国内某型号的倒装焊机中得到应用，对于提高国产高端集成电路的自主研发和生产能力具有非常重要的意义。
红外焦平面倒装焊机 光学对位系统 平行调整 激光测距 infrared focal plane flip chip bonder optical alignment system parallel adjustment laser ranging
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 吉林省智能波前传感与控制重点实验室， 吉林长春130033
为满足大口径主焦点光学望远镜的发展趋势与需求，研究了大口径主焦点式光学系统的设计与装调方法。给出一个大口径主焦点光学系统的设计，该系统由一块非球面主反射镜和六块口径较小的球面透镜组成，六块透镜构成的校正镜组能够增大视场、校正像差，从而保证系统的成像质量。该系统的工作波段为0.4~0.8 μm，通光口径为1 000 mm，焦距为1 300 mm，视场为2.7°×2.7°，在-40~50 ℃内采用移动探测像面的方式实现温度补偿。全视场奈奎斯特频率下调制传递函数高于0.45，RMS弥散斑半径小于10 μm。针对该系统，提出了一种包含主镜被动支撑调整、校正镜定心装调和系统星点成像装调的一般装调方法，装调后系统全视场靶面星点80%能量集中度在3×3个像元以内。
光学设计 光学装调 主焦点式 像质评价 optical design optical alignment prime focus image quality evaluation 光学 精密工程
2022, 30(23): 2987
1 国防科技大学智能科学学院, 湖南 长沙 410073
2 中国人民解放军31636部队, 云南 昆明 650300
夏克-哈特曼传感器是自适应光学中应用最广泛的波前传感器,它不仅可以测量大气湍流引起的畸变,还可以测量由风、温度变化和机械应力产生的镜面位置误差引起的像差。基于夏克-哈特曼传感器,推导了子孔径斜率与装配误差之间的函数关系,提出了一种基于光学系统失调前后点阵光斑质心偏差信息的计算机辅助装调方法,将装配误差求解问题转换成多目标优化问题,可采用多目标智能优化算法进行求解该问题。以某三反光学系统为例,基于Python和Zemax联合仿真进行模拟装调,仿真结果表明,经三次迭代可将失调误差校正到微米级,这可满足实际装调需求,结果验证了所提方法的正确性。
光学设计 计算机辅助装调 夏克-哈特曼传感器 失调计算 主动光学 光学装调 光学学报
2021, 41(20): 2022001
本文重点研究了降解型光控取向技术的制作工艺及其对产品性能的影响。通过分析不同光配向工艺参数下配向膜各向异性的数值可知，随着UV光光积量的增大和二次固化时间的延长，配向膜的各向异性值都有先升高后降低的趋势。测试材料在550 mJ/cm2和30 min的条件下，配向能力最优；配向膜材料二次固化温度在250 ℃以内时对配向性的影响是随温度升高，配向膜的各向异性值有直线上升趋势。通过改变光配向的工艺条件测试TFT特性的变化，发现完整的光配向工艺对TFT特性无明显影响。本文还分析了光配向形成的配向膜的低预倾角(约0.2°)对产品性能的影响，从结果可知，低预倾角下产品的对比度可达到1 500以上，与摩擦型产品对比提升了约50%。
光配向 紫外光 配向膜 各向异性 TFT特性 optical alignment ultraviolet polyimide anisotropy TFT characteristics
北京空间机电研究所 空间光学工程中心, 北京 100094
在光学系统装调中, 由于光学元件的面型误差、加工误差等影响因素的存在, 使待装调的光学系统的装调失调量并非为一个确定的准值, 而是一个范围值, 在失调量范围内, 可能存在不止一组Zernike系数符合要求, 即以像差值为判据的装调结果的解不唯一, 需要对光学系统的其他参数进行测试判断光学系统在装调阶段是否满足技术要求。介绍了一种在装调过程中, 当各项像差的Zernike系数接近设计时, 利用干涉仪、分划板、五棱镜、经纬仪等设备, 在波前测试光路中采用猫眼效应进行装调过程中的光学系统焦距的测试方法, 通过光学系统的波像差和焦距值两种测试结果判断装调工作是否符合要求。经过实际装调过程中的应用验证了该方法的有效性, 在光学系统的装调过程中将焦距值控制在±0.5%以内。
光学测量 光学装调 焦距测试 猫眼效应 波像差 optical measurement optical alignment focal length measuring cat eye effect wavefront error
中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
提出了一种基于像差特征分析的变焦系统共轴性装调方法。针对某型20倍变焦光学系统的装调，在分析变焦光学系统装调要求的基础上，通过采用光学定心加工技术，提高变焦系统各镜组内光学元件的同轴度；采用Zygo干涉仪，检测变焦系统在长短焦位置的像差特性分布；借助CodeV软件仿真计算各光学元件在系统中的公差灵敏度分布，并确定产生像差影响的敏感光学元件；在中心偏测量仪上，完成最终光学系统像质的调整。此外，还设计了一种变焦光学系统各动组间同轴度调试装置，对变焦相机主镜筒机械内孔轴线与直线导轨的平行性进行了精确测量，保证了动组组元光轴的同轴精度。装调结果表明：变焦系统成像质量有明显改善，像面一致性得到保证，长短焦轴上传递函数值分别优于技术要求值0.45和0.55，长短焦轴外0.7视场传递函数值优于0.25和0.35，实现了高精度装调，验证了该方法的可靠性。
光学装调 变焦系统 定心装配 敏感元件 像差分析 optical alignment zoom system centering assembly sensitive element aberration analysis
异物是TFT-LCD制程常见的顽固缺陷, 在高世代线(8.5代线)以摩擦工艺生产mobile产品时不良发生率更高。本文针对8.5代线生产Mobile产品时所产生的异物进行原因及机理分析, 发现该异物来源于摩擦制程, 产生机理为: 摩擦辊在玻璃基板上摩擦时, 布毛容易刮起配向膜而产生细小的PI碎屑。为此本文从摩擦强度、单辊摩擦和光配向工艺进行实验, 实验结果显示: 对于改善细小的PI碎屑最优工艺为光配向, 异物不良由2.34%降至0.41%。在最优的光配向工艺条件下继续优化清洗机条件: 在高压气液混合喷射(HPMJ)的压力8 MPa、清洗机速度6 600 mm/min和风刀喷淋(AK Shower)打开条件下异物不良降至0.16%, 改善效果明显。
异物 Mobile产品 单辊摩擦 光配向 清洗机 particle mobile product single roller friction optical alignment after rubbing cleaner
由于太阳模拟器可以精确模拟太阳光, 近年来, 越来越多空间环境模拟试验采用太阳模拟器来模拟在轨高温环境。介绍了一个有效光束直径2 m的大型太阳模拟器, 其准直镜由19块正六边形的球面单元镜拼接而成; 分析了球面反射镜光学装调常用方法, 以球心自校准法为基础, 提出一种拼接式反射镜的装调方案; 详述了该拼接式准直镜的装调过程, 拼接后有效口径2 710 mm, 半径13 280 mm; 此外, 还介绍了大气环境下、真空低温环境下和真空热试验过程中大型太阳模拟器主要辐照特性检测方法及装置, 为太阳模拟器在工程中的更好应用提供参考。
太阳模拟器 拼接准直镜 光学装调 辐照特性测试 solar simulator segmented collimator optical alignment radiation characteristics test 红外与激光工程
2019, 48(4): 0417006
在TFT-LCD（Thin film transistor-liquid crystal display）行业中, 进行摩擦工艺制程时, 玻璃基板与机台接触、分离; 摩擦辊与玻璃基板摩擦、摩擦机台顶针上升过程, 都容易产生静电击穿。针对一款在摩擦工艺过程中产生静电的GOA(Gate driver on Array)产品,结合摩擦工艺参数、生产环境, 进行了一系列静电相关验证。验证发现: 摩擦工艺中摩擦布寿命、环境湿度对静电发生影响很大。摩擦布寿命越靠后, 静电越容易发生; 湿度越大, 静电越不容易发生。摩擦机台顶针上升速度、摩擦布类型也对静电发生有一定影响, 顶针缓慢上升, 静电不容易发生; 摩擦棉布较尼龙布静电效果相对较好。而针对摩擦工艺发生的静电失效不良,光配向替代是一种根本的解决方法,导入光配向工艺后, 摩擦相关静电失效不良由量产6.8%下降为0%。
摩擦工艺 静电击穿 GOA产品 摩擦布寿命 湿度 光配向 rubbing electro-static discharge gate driver on array product rubbing cloth Life humidity optical alignment
