红外与激光工程
2022, 51(7): 20210537
1 中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电子功能材料实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049
在激光直写光刻系统中，锁焦性能是影响光刻系统曝光均匀性的关键因素之一。研究了压电陶瓷作为光刻系统中的锁焦执行器时的动态响应特性，并对其在极坐标光刻系统中对曝光均匀性的影响作了探索。在探索过程中，发现了压电陶瓷对一般非简谐信号的动态响应结果和其对特征简谐信号的动态响应结果之间的非线性关系，并通过样品曝光实验验证了这个非线性关系的正确性。利用该非线性关系量化计算出了使用该压电陶瓷能够满足锁焦要求的旋转台最高的工作转速，同时指导压电陶瓷生产商针对性地优化了适合本极坐标光刻系统的压电陶瓷的动态响应特性，优化后的压电陶瓷的锁焦能力提高了125.2%。
激光光学 激光直写 像散法 压电陶瓷 离焦量检测 光学学报
2022, 42(19): 1914001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电子功能材料实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 苏州科技大学材料科学与工程学院，苏州市微纳光电材料与传感器重点实验室，江苏 苏州 215009
运动平行度是运动台的核心参数之一，对运动台性能有直接影响。提出一种基于光斑图像的测量方法用于精确测量运动平行度。在理论推导和分析的基础上，搭建了一套精度优于50 nm的运动平行度测量系统。在此测量系统上对运动台进行运动平行度测量，运动平行度误差为11.66 μm。在根据上述结果对运动台进行优化后，最佳运动平行度误差可以达到6.22 μm。为了验证所提方法的可行性，使用位移传感器再次测量运动平行度。位移传感器测量结果与光斑图像法测量结果的均方根误差优于248 nm，即两种测量结果基本一致。
测量 表面测量 运动平行度 光斑图像法 图像处理 光学系统 光学学报
2022, 42(19): 1912005
Author Affiliations
Abstract
Ordnance NCO Academy, Army Engineering University, Wuhan 430075, China
A conduction cooled high peak power, narrow linewidth, and sub-nanosecond multi-beam laser as an excellent candidate for non-scanning lidar is demonstrated. This laser is based on master oscillator power amplifier (MOPA) scheme which consists of a pulse pumped Nd:YAG/Cr4+:YAG microchip laser as the master oscillator and a high efficient grazing incidence Nd:YVO4 slab amplifier, and the output beam is expanded to 100 mm diameter by a 50× low aberration Galileo beam expander and then divided into a 50×2 staggered arrangement multi-beam array by a diffractive laser splitter. The laser operates at 1 064.28 nm with a spectral linewidth about 20 pm, which generates 1 mJ, 0.78 ns pulses at 7 kHz rate. The fluctuation of output power is less than ±2% when it works continuously for 1 h. The energy uniformity of the 100 sub-beams is up to 90%, the divergence of each sub-beam is about 20 μrad, and the total transmission efficiency of the diffractive laser splitter is more than 85%.
光电子快报（英文版）
2021, 17(9): 518
中国人民解放军陆军工程大学 军械士官学校，湖北 武汉 430075
在绕地轨道上残留着大量的空间碎片，这些人类航天活动造成的太空污染已经严重威胁到太空飞行器的安全。其中，直径在1~10 cm之间的碎片具有致命的潜在危害，是急需解决的麻烦。激光清扫空间碎片也愈来愈引起科学领域的关注，其中天基脉冲激光是清扫这类小型空间碎片的有效技术途径之一。由于现有方案中的天基超短脉冲、超大能量、紧凑可靠的激光器在工程上难以实现，笔者创新提出了自由振荡脉冲激光天基清扫空间碎片的思想与方案。通过模拟分析发现自由振荡激光的脉冲持续时间是其产生大冲量的优势，从机理和效应上与纳秒激光进行了对比，证明了“热金属蒸气反喷”比“等离子反喷”的冲量增量与能量利用率更高。建立了激光消融金属的物理模型，模拟分析得到了当激光功率密度大于5×106 W/cm2时，金属液滴的直径一般不大于60 μm的结果，说明了激光清扫空间碎片过程中相伴产生的“微碎片”不会有“次生危害效应”，反而能在一定程度上加速碎片清扫。该文为自由振荡激光器在天基清扫碎片的领域应用奠定了基础。
天基激光 自由振荡激光 空间碎片 毫秒激光 space-based laser free running laser space debris ms laser 红外与激光工程
2021, 50(S2): 20200198
1 上海大学理学院, 上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电子功能材料实验室, 上海 201800
研究了多层微图案的成像特性,将基于光刻技术制作的微米级和高透光微图案附着在透明玻璃基板上,这种带有图案的玻璃基板堆叠约50层后能由光学显微镜进行多层成像,最终的成像质量呈上层清楚下层模糊的特点。通过光场分析排除邻近层的串扰和照明对成像结果的影响,通过研究玻璃基片的厚度、层数,分析了像差对成像结果的影响,并定量分析了层间反射作为主要噪声在成像物场上的分布。最后,提出了一种优化方案,采用降低界面反射,增进噪声吸收及图像处理的方式提高信噪比,恢复底层不清晰图案。该研究可对日益增长的文档等信息进行备份存放和成像观察,有效提高了空间利用率。
成像系统 光刻技术 多层成像 微图案 成像分析 文档备份 光学学报
2021, 41(20): 2011001
Author Affiliations
Abstract
Ordnance NCO Academy, Army Engineering University, Wuhan 430075, China
To obtain short pulse width and high peak power laser, a 7 kHz sub-nanosecond microchip laser amplified by a grazing incidence double pass slab amplifier is experimentally demonstrated in this Letter. We use a compact side-pumped bounce amplifier with grazing incidence beam for achieving high gains and power extraction. Laser output power of 7.37 W at 7 kHz, 1.2 MW pulse peak power with 877 ps duration and 1.05 mJ energy, 25 pm spectral width, and near diffraction limited mode beam quality are achieved, and the optical-to-optical efficiency is 18%. The laser is packaged in a volume of 356 mm × 226 mm × 84 mm and may be used for applications such as laser altimeters and ladar systems.
sub-nanosecond laser amplifier grazing incidence bounce laser Chinese Optics Letters
2021, 19(2): 021403
陆军工程大学 军械士官学校光电技术研究所, 湖北 武汉 430075
激光主动清除空间碎片已经成为国际上的研究热点。碎片靶材在高能脉冲激光作用下的冲量耦合效应研究是实现碎片清除的基础和关键。基于单摆法模型的高速摄影测量法分别研究了ns和ms两种不同脉宽制式激光对铝合金小球的冲量耦合系数的变化规律, 并从机理上分析了两种制式激光产生冲量耦合系数特性的不同。重点指出ms激光能够产生的单位面积冲量远大于ns激光, 可用于清扫空间碎片。提出采用ns与ms的复合激光能够有效提高激光的能量利用率, 从而获得更大的冲量耦合系数。为激光清扫空间碎片的研究提供了一条新的思路, 具有很强的指导意义。
空间碎片 冲量耦合 不同脉宽制式 复合 space debris impulse coupling different mode complex 红外与激光工程
2019, 48(8): 0805004
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Laboratory for High Density Optical Storage, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 e-mail: lzhang@siom.ac.cn
In this work, TeO0.7 thin films were prepared by the reactive magnetron-controlling sputtering method. Complex gray-scale patterns were successfully fabricated on TeO0.7 thin films through the laser direct writing method. The structural origin of TeO0.7 thin film was investigated for gray-scale pattern formation. It is found that multiple gray-scale levels are dependent on the “virtual” bandgap energy of TeO0.7 thin films. The bandgap energy changes lead to refractive index and reflectivity difference. Thus, gray-scale tones can be formed. By accurately controlling laser energy, various “virtual” bandgaps can be generated in TeO0.7 thin films, and colorful gray-scale levels can be formed. Experimental results indicate that TeO0.7 thin film can be used as micro/nano image writing material.
Lithography Lithography Thin films Thin films optical properties optical properties Photonics Research
2017, 5(1): 01000022
武汉军械士官学校 光电技术研究所, 湖北 武汉 430075
达到或者超过100 kW的激光输出是激光**用于反导反卫等战略防御的终极发展目标。基于激光**发展目标与最新动向, 提出了多模式激光复合损伤新思路, 即采用不同波长、连续与脉冲、频率变化的激光, 同时或交替作用在同一靶材上, 获得更好的损伤效果。构建了脉冲/连续激光复合损伤物理模型, 并用有限元法进行了仿真模拟, 使用2 kW连续激光器与10 J长脉冲激光器开展了损伤对比实验。模拟和实验结果表明, 脉冲激光烧蚀金属靶材效果优于连续激光; 在两种激光复合或交替作用下出现“非线性雪崩烧蚀”效应, 复合烧蚀效果明显优于脉冲激光, 烧蚀质量是脉冲激光的13倍。这一效应, 为战术激光**向“合束多模式同轴输出”新体制发展提供了基础。
激光** 激光烧蚀 复合损伤 有限元法 laser weapon laser ablation complex damnification finite element method 红外与激光工程
2016, 45(11): 1105005
