为了找出耦合误差产生的根源, 探讨了柔性偏心机构设计方法.首先, 给出了机构组成和工作原理；然后, 基于柔度矩阵法对机构建模, 分别推导了桥式位移放大机构、导向机构、连接机构的柔度；最后, 综合得到机构的整体柔度.分析结果表明柔度矩阵法得到的输出柔度理论值和有限元法得到的结果误差为8.126%, 机构的一阶固有频率为73.78 Hz.在40N的驱动力范围内, 机构可以实现66.466 μm的行程, 透镜和机构上的最大应力分别为0.0711 MPa和235.22 MPa, Y/Z/RX/RY/RZ耦合误差和X向行程的比分别为0.0543%、0.0082%、1.218×10－8rad/μm、1.870×10－7rad/μm、6.073×10－7rad/μm.调节后镜片面形PV值优于24 nm, RMS值优于5 nm, 并且主要为像散.通过合理的柔度设计, 机构接近完全解耦, 揭示了不合理的机构刚度是产生调节耦合误差的根源.

针对光刻物镜对镜片间隔调节精度高、范围大的需求，提出一种利用气体压差提供驱动力的压力双膜片轴向调节机构。并对该轴向调节机构的不同膜片宽度、厚度以及凸台宽度进行优化分析，在特定压力范围内得到调节机构的优化尺寸参数，分析调节机构在优化后的固有频率。同时分析在轴向调节过程中引入的镜片面形误差，得到镜片面形的Zernike系数。结果表明该压力双膜片轴向调节机构的镜片面形误差主要为power项和球差项，面形峰谷(PV)值优于13.45 nm，均方根(RMS)值优于2.851 nm，满足光刻物镜对调节机构镜片面形的要求。

柔性铰链与高准确度驱动器的结合是实现光学元件轴向精密调节的重要方法.本文介绍了一种采用柔性铰链的轴向精密调节机构，推导并得出了其实现精密调节的原理.通过对应用柔性调节机构的一种典型光机系统的刚度分析，得到在不超过柔性铰链材料屈服应力情况下，光学元件的最大轴向位移可以达到200 μm以上; 同时，对一种典型参量的柔性结构做了模态分析，得到其一阶固有频率为185.1 Hz，证明了调节机构的固有频率满足工作要求.分析了驱动力在此种轴向调整机构中对镜片面形的影响，结果表明: 调整机构在接近最大允许驱动力作用下对镜片面形影响为4.41 nm，说明其对光学元件的面形影响较小.该研究结果为柔性光学元件轴向调节机构的应用提供了有力依据.

为了满足光刻投影物镜对轴向调节机构的调节行程大、精度高、结构紧凑等需求，基于三角形换向原理，设计了轴向调节机构。在调节机构中采用V形柔性单元换向机构，实现运动的换向和传递。针对机构的调节行程、驱动力、一阶固有频率以及机构传动比的要求，优化了V形柔性单元的结构尺寸参数。使用有限元方法分析了V形柔性单元的关键尺寸参数对机构性能的影响，得到机构调节行程可达±55 μm，调节精度优于±10 nm，一阶固有频率大于150 Hz。同时仿真分析了该轴向调节机构对光学元件的热变形的影响，在20 mW热载荷的作用下，该轴向调节机构导致光学元件面形变化为0.087 nm[峰谷(PV)值]和0.013 nm[均方根(RMS)值]。仿真结果证明该轴向调节机构对光学元件面形精度影响极小，满足光刻物镜应用要求。

成功地合成了二胺单体十二烷氧基苯-4′,4″-二氨基三苯胺(DPDTA), 并用此单体与3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二苯甲烷(DMMDA)和二苯醚四羧酸二酐(ODPA)共缩聚, 采用低温缩聚-热酰亚胺化、通过调节共聚物组成制备了2种聚酰亚胺(PI)。利用FT-IR、NMR、UV-Vis 与DSC 等手段对合成二胺单体及PI进行了结构表征和性能测试。研究了其取向性能、透光性能和耐热性能。结果表明, 在摩擦前, 含10% DPDTA的PI不能诱导液晶分子取向, 含25% DPDTA的PI能诱导液晶分子垂直取向, 预倾角可达89.6°。而摩擦后, 两种PI都能使液晶分子平行取向, 预倾角分别为1.8°和2.4°。两种PI膜在500~800 nm区域透光率都在80%以上, 玻璃化温度都在230 ℃以上。

为了使光学元件轴向调整机构满足调整行程大、调整精度高、结构紧凑和装调容易等要求，设计了一种一体化结构的光学元件轴向调整机构。结合有限元分析技术，建立了该型机构的参数化模型，并分析了主要设计参数对调整机构的调整行程、一阶固有频率和最大应力值等主要技术指标的影响。分结果表明，调整机构可以实现光学元件的精密轴向调整；柔性转轴片厚度和宽度分别为1 mm和0.8 mm，柔性导向片的厚度和长度分别为0.6 mm和20 mm，调整机构的调整量为67.45 μm，一阶固有频率为119.1 Hz，且机构的最大应力值小于材料的屈服极限。满足光学元件轴向调整机构的设计要求。

针对透射式投影物镜中由于不均匀照明产生的像散, 提出了采用平面透镜作为主动光学元件以补偿像散的方法。本文对直径为 Φ140 mm, 通光孔径为 Φ120 mm 的平面透镜的支撑结构进行设计和有限元分析, 分析了支撑结构的各个关键参数、镜片厚度和驱动力大小对面形的影响, 得到了支撑结构的关键参数和驱动力对面形的影响规律为线性曲线, 镜片厚度对面形的影响规律为指数下降曲线和不同驱动力导致的面形图。结果表明, 本支撑结构在补偿像散时, 面形补偿分辨率约为 2 nm, 引入的高阶像差可以忽略, 设计分析结果为投影物镜中主动光学镜片的选择和支撑结构的设计及实验提供依据。

针对光刻机投影物镜的可变光阑设计对光阑调整范围、安装空间、调整精度的要求, 设计了口径为236 mm、调整精度为NA±0003的连续可变光阑。通过设计与计算236 nm光阑片参数, 得到了光阑各组件的结构参数, 并采用部分齿轮减小了运动机构的质量和摩擦。为了保证光阑的调整精度和材料应力要求, 对光阑的各个部件进行强度校验并对其固有频率进行了分析。结果表明: 光阑的关键受力部件(如连接铆钉及传动齿轮)的应力均满足要求, 光阑片的固有频率间不存在密频现象。结果证明了提出结构的合理性。

以3, 5-二硝基苯甲酰氯、雌二醇及溴代正辛烷为原料合成了含有稠环结构的新型功能性二胺(H8-c)。用1, 2, 3, 4-环丁烷四甲酸二酐 (CBDA)、对苯二胺 (PDA) 及H8-c共聚制备了一种聚酰亚胺 (PI) 液晶垂直取向剂。该PI膜作为取向层制得的液晶盒，在120 ℃下烘烤12 h仍可垂直取向，拥有良好的垂直取向热稳定性。热重分析 (TGA) 测试表明其具有良好的热稳定性，在氮气中，这种PI 的5%热失重温度 (T5) 和10%热失重温度(T10)分别高达400 ℃和480 ℃。紫外可见光谱 (UV-vis) 显示此PI膜在400 nm以上具有高的透过率，可达95%以上。

利用吸收光谱和光致发光(PL)光谱研究了氢化物气相外延(HVPE)法生长的GaN厚膜材料发光特性。研究发现当激发脉冲光源的重复频率较低时，PL光谱中仅能观察到带边发光峰，当重复频率增加时，PL光谱中不仅出现带边发光峰，还可观察到蓝带发光峰和黄带发光峰；随着光源重复频率的增加，带边发光峰与黄带发光峰、蓝带发光峰的光强之比也随着增大。分析认为蓝带发光起源于材料中碳杂质缺陷而黄带发光可能与位错等结构缺陷有关。