光束稳定技术是光刻机照明系统中一项重要的单元技术，其作用是将激光器出射的经长距离传输后的光束稳定在需要的指向和位置上，以保证照明系统具有稳定的光强分布。光束稳定系统主要由光束测量和光束转向两个功能模块组成，推导了两个模块之间的光束传递矩阵，并基于LabView搭建了光电闭环控制实验系统。对系统性能进行了测试，通过人为引入已知光束漂移量得到如下结果：系统的指向稳态误差低于±3 μrad，位置稳态误差低于±0.04 mm，系统调整时间小于80 ms。结果表明该系统可以精确地把光束稳定在需要的指向和位置。

提出了一种利用扫描型哈特曼检测装置检验靶镜光学质量的技术.该装置对传统哈特曼检验装置的光阑进行了改进,通过扫描型哈特曼光阑的旋转扫描,可对被检靶镜全口径范围内连续采样.利用该扫描型哈特曼检测装置对一块口径为φ270 mm的非球面靶镜的能量集中度和波像差进行了检验,其结果与激光数字波面干涉仪的测量结果相吻合,其中能量集中度的相对测量误差为7.7%,波像差的相对测量误差为10.2%,验证了该检测技术的有效性.

A scanning Hartmann test method is proposed and its measurement principle is described. The scanning Hartmann test setup is formed by modifying the Hartmann screen of the conventional Hartmann test setup. With the rotation of the scanning Hartmann screen and the improved hole arrangement, the whole information of the lens to be tested in the full aperture can be obtained. The measurement accuracy of the aberration is improved and the local error of the lens can be got. In the method, no change of the Hartmann screen is needed for measuring the lenses of different aperture sizes. Experimental results of aberration measurements of two lenses are given to verify the usefulness of the setup.

在传统哈特曼检验法基础上研制成功一种扫描型哈特曼检测新装置,可对最大口径为φ300 mm的聚焦镜在全口径范围内进行采样测量.该检测装置由大口径标准平行光管、扫描式哈特曼光阑、被检聚焦镜、CCD摄像机及计算机组成,在水平和垂直两个径向上开有等间距排列且相互错开半个间距的小孔,并且在步进电机的驱动下绕光轴旋转,可对被检聚焦镜进行全口径连续采样.对有效口径为φ154 mm的斐索平面干涉仪非球面准直物镜的球差及焦斑能量集中度进行了测量,进而由球差计算得到了波像差,并用干涉法对该准直物镜进行了测量.球差的理论值与测量值最大偏差为14.6%;由新装置测量并计算得到的波像差PV值与干涉法测量并计算得到的PV值偏差为11.5%;实测的80%的能量集中在φ34 μm的范围内,而计算得到的80%的能量集中在φ28 μm之内,最后对结果进行了分析并提出了进一步改进的意见.

研制成功便携式激光尘埃粒子计数器的核心部件——微型光学传感器。该传感器采用直角散射光收集形式,以高功率半导体激光器作为光源,同时采用高性能的PIN型光电二极管作为光电探测器。散射光收集系统为单一大数值孔径的球面反射镜,其对粒子散射光的收集角范围从20°到160°。粒子散射光信号是脉冲信号,其频谱成份主要在高频段,所以在PIN型光电二极管后用一个带通式前置放大器来消除外界的低频噪声,根据米氏散射理论计算了该光学传感器的光散射响应特性,并用聚苯乙烯标准粒子实测了该光学传感器的性能。结果表明,该系统具有高的信噪比、计数效率和尺寸分辨本领。

为实现对特定生物分子的高灵敏度快速检测与分析,采用上转换发光材料作为标记物,研制成功一台基于上转换发光技术的新型光学免疫生物传感器。该传感器利用上转换发光材料在红外光激发下发射可见磷光的特性,通过对免疫层析试纸条上经生物反应而结合上去的上转换发光材料颗粒的含量进行检测,计算出被测样品中特定生物分子的浓度。实验结果表明,该传感器具有较好的生物特异性,对兔抗鼠疫免疫球蛋白(IgG)标准样品的检测灵敏度达到ng/ml量级,并在200～6000 ng/ml浓度范围内具有良好的线性响应特性,相关系数R2≥0.95;对鼠疫耶尔森氏菌抗体的敏感性明显高于间接血凝实验,且与免疫印迹检测实验结果具有较好的一致性。该传感器具有稳定、可靠、灵敏的工作性能,符合实际检测与分析的要求。

利用光纤倏逝波原理,以输出波长为635 nm的半导体激光器为光源,研制成功一台具有5个探头的光纤生物传感器。该传感器5个光纤探头对纯净Cy5荧光染料溶液的检测灵敏度均达0.01 nmol/L,在同一浓度下信噪比的相对标准偏差小于10%,5个探头的信噪比曲线几乎重合,且与商品化生物芯片扫描仪同时检测得到的结果一致[检测到了抗原抗体特异性反应的动态过程。本传感器具有较高的检测灵敏度、良好的响应一致性和生物特异性,可用于多重生物物质的检测。

利用暗场成像原理,研制成功一套应用于大型激光装置的光学元件损伤在线检测装置,并在多程放大系统上进行了实验研究.与传统的检测手段相比,该检测装置可以实现对光学系统的在线检测,并可对损伤点的图像进行分析处理,最后提出通过减小像差和扩大检测范围的方法来改进该装置的检测效果.

以光纤倏逝波原理,研制成功一台光纤倏逝波生物传感器。该传感器对纯净的Cy5荧光染料溶液的检测灵敏度达0.01 μmol/l;对浓度为0.01 μmol/l的嗜肺军团菌核酸样品的测量信噪比为4.61。所有检测结果与商品化生物芯片扫描仪同时检测得到的结果具有很好的一致性。

以半导体激光为光源,建立了一个可以实时测量空气中尘埃粒子的尺寸与颗粒数浓度的光学系统.根据Mie散射理论,计算了该光学系统的光散射响应特性.实验结果表明,该系统具有高的计数准确度、计数效率和计数重复性,适用于洁净度检测和环境空气中尘埃粒子的粒径分布测量.