中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
惯性约束聚变高功率固体激光装置研制对大口径光学元件提出了全频段精度控制指标要求, 以及高效率、批量化制造需求。本文围绕“超精密、确定性”强激光光学元件全流程制造方法, 总结了近几年大口径强激光光学元件超精密制造技术取得的重要进展, 重点介绍了单点金刚石超精密切削技术、非球面超精密数控磨削技术、确定性抛光技术等一系列关键技术, 以及相关工艺及装备在强激光光学元件批量制造流程线中的应用情况。
高功率固体激光装置 大口径光学元件 光学超精密制造技术 确定性抛光 high-power laser facility large-aperture optics optical ultra-precision manufacturing technology deter-ministic polishing
成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
针对355 nm激光作用于熔石英光学元件后其损伤阈值容易变差的问题, 提出使用1.7%纯HF溶液和0.4%HF与1.2%NH4F混合的BOE溶液对样品进行处理来提高它们的激光诱导损伤阈值(LIDT)。在相同的条件下将熔石英光学元件浸没到上述两种不同的刻蚀溶液中进行处理, 通过测量刻蚀过程中元件重量变化来计算刻蚀速率, 利用Zygo轮廓仪测试元件表面粗糙度, 然后对355 nm激光照射下熔石英元件的损伤阈值情况进行研究。损伤测试表明, LIDT与元件的材料去除深度有关系, 用两种刻蚀液刻蚀去除一定深度后, LIDT均有增加, 但是进一步去除会显著地降低元件的LIDT。在处理过程中, 这两种刻蚀液的去除速率都很稳定, 分别为85.9 nm/min和58.6 nm/min左右。另外, 元件表面的粗糙度会随着刻蚀时间的增加而变大。在刻蚀过程中还通过纳米技术测量了熔石英元件表面的硬度及杨氏系数, 不过没有证据表明其与激光诱导损伤有明确的关系。
熔石英 光学元件 激光损伤阈值 化学改性 刻蚀速率 表面粗糙度 机械特性 fused silica optical element Laser-induced Damage Thresholds (LIDT) chemical modification etching rate surface roughness mechanical properties 光学 精密工程
2016, 24(12): 2956
1 南京信息工程大学 江苏省气象探测与信息处理重点实验室, 南京 210044
2 南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044
利用波段为2～20μm的电调制红外宽谱光源和中心波长为3.95 μm及10.55 μm的双通道热释电探测器, 采用单光源双波长光路结构设计了一种新型SF6气体传感器.运用径向基函数神经网络对传感器在检测过程中因环境温度变化所带来的测量误差进行补偿, 结果表明：SF6气体传感器在环境温度10～35℃、气体浓度0～0.200%范围内的检测准确度小于±1.5%FS, 相对标准偏差为1.56%, 可以有效消除在测量气体浓度时环境温度变化引起的非线性影响.与传统经验公式法和温度控制法相比, 该方法具有良好的测量准确度和稳定性, 且无需增加硬件温度补偿模块, 有利于传感器的小型化和低成本设计.
红外物理 光学传感器 光电 RBF神经网络 六氟化硫 红外吸收 Infrared physics Optical sensors Photoelectricity Radial basis function networks Sulfur hexafluoride Infrared absorption 光子学报
2016, 45(7): 070723001
1 哈尔滨工业大学 机电工程学院, 哈尔滨 150001
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
基于压痕实验和连续刚度测量法得到了熔石英材料硬度和弹性模量随压入深度的变化曲线,系统分析了材料由延性到脆性转变的过程,确定了熔石英晶体在静态/准静态印压和动态刻划时产生裂纹的临界载荷和临界深度。渐变载荷刻划实验结果表明,划痕过程诱发的裂纹对法向载荷有很强的依赖性,载荷较小时材料去除方式为延性域去除。随着法向载荷的增加,首先产生垂直于试件表面的中位裂纹和平行于试件表面方向扩展的侧向裂纹,而在试件表面上并没有产生明显的特征。载荷进一步增加后,侧向裂纹扩展并形成了明亮区域,最终诱发了沿垂直于或近似垂直于压头运动方向扩展的径向裂纹,实现了材料的脆性去除。
熔石英元件 亚表层裂纹 压痕形貌 延性去除 划痕实验 fused silicon optics subsurface defects indentation morphology ductile removal scratch experiment 强激光与粒子束
2016, 28(4): 041004
1 哈尔滨工业大学 机电工程学院, 哈尔滨 150001
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
对传统的静态刻蚀方法进行了改进,提出了一种光学元件兆声辅助化学刻蚀新方法,并对传统静态刻蚀与兆声辅助化学刻蚀效果进行了对比分析,综合考虑刻蚀液的配比、刻蚀时间、添加活性剂种类和功率对光学元件激光损伤阈值的影响,通过正交设计实验优选出最佳的兆声辅助化学刻蚀工艺参数。结果表明：兆声清洗对各类杂质的去除效果要明显好于手工擦洗,兆声辅助化学刻蚀比传统的静态刻蚀有更高的刻蚀速率,在兆声的作用下刻蚀液能够进入到传统静态刻蚀难以进入的微裂纹中,对微裂纹等缺陷的刻蚀效果更为明显,能够将熔石英元件激光损伤阈值进一步提高。
化学刻蚀 亚表面缺陷 激光损伤阈值 熔石英元件 兆声辅助刻蚀 chemical etching subsurface defects laser damage threshold fused silica optics megasonic assisted etching 强激光与粒子束
2015, 27(11): 112010
基于传统抛光的亚表面损伤层厚度，进行磁流变去除亚表面损伤层的实验以便验证在该加工方式下对元件中频误差的影响。计算机模拟结果及实验数据表明：磁流变加工的走刀间距会引起中频误差评价指标PSD曲线出现对应频率的峰值；抛光斑的不稳定性会引起PSD曲线出现不确定的次主峰；去除深度与PSD曲线峰值之间有近似的线性关系。采用磁流变作为亚表面损伤层的去除手段，元件的中频误差质量受加工参数影响很大。如果前级加工不佳导致留下的亚表面损伤层较深，用磁流变加工进行去除时会造成中频误差质量超过限定指标。
磁流变 中频误差 走刀间距 抛光斑稳定性 去除深度 magnetorheological finishing mid-spatial error scanning interval stability of polishing spot depth of removal
中国工程物理研究院,电子工程研究所,四川,绵阳,621900
为明确X射线不同方向入射对器件的影响,利用中国测试技术研究院的直流SJ-A X光机产生的X射线,从与垂直80C196KC20单片机表面不同方向角度对单片机进行辐照试验.试验结果显示,随着辐照角度由0°增加到90°,单片机所受的影响逐渐减小,90°时最不明显,表明此种单片机外壳在对其X射线总剂量效应的影响最大,原因在于X射线在不同方向照射时,需要穿过不同厚度的封套材料,X射线在此过程受到的衰减不同.
X射线辐照 80C196KC20单片机 总剂量效应 衰减
中国工程物理研究院,电子工程研究所,四川,绵阳,621900
简要叙述了反熔丝FPGA的基本结构,介绍了一种FPGA延时电路的工作原理以及利用该电路在"强光一号"脉冲加速器上进行γ瞬时辐照试验的方法,给出了试验测量结果.分析表明:高剂量率γ瞬时电离辐射会破坏FPGA延时电路一个信号周期的工作状态,因此存在功能失效的可能性.但就整体而论,反熔丝FPGA抗瞬时辐射的性能要优于其它许多大规模CMOS集成电路.
反熔丝FPGA 延时电路 辐射效应 γ剂量率
1 西华大学,电气信息学院,成都,610039
2 中国工程物理研究院,电子工程研究所,四川,绵阳,621900
讨论了Actel公司的FPGA芯片A1280XL在有偏置和无偏置条件下的γ电离总剂量效应,试验结果表明偏置条件对FPGA芯片电离总剂量效应有较大影响,在有偏置下FPGA芯片A1280XL失效阈最小,为12.16 Gy(Si);无偏置时FPGA失效阈最大,为33.2 Gy(Si).对芯片内部结构进行了辐射效应分析,并提出一些加固方法提高器件的抗总剂量能力,如电路设计中采用冗余技术来实现对故障的检测和隔离,以及选取适当的屏蔽材料对器件进行屏蔽.
电离总剂量 辐照效应 加固方法 FPGA
1 北京邮电大学电信工程学院,北京,100876中国工程物理研究院电子工程研究所,四川,绵阳,621900
2 中国工程物理研究院电子工程研究所,四川,绵阳,621900
3 北京邮电大学电信工程学院,北京,100876
在解释CMOS器件辐射感应的闭锁窗口现象时,提出了所谓的"三径"闭锁窗口模型.在分析CMOS器件闭锁电路模型的基础上,简要介绍了"三径"闭锁窗口模型的有关情况.为了实验验证该模型,设计了实验电路以模拟CMOS器件的寄生闭锁路径,给出了相应的参数."强光Ⅰ"瞬时伽马辐照实验显示,实验电路像预计的那样出现了闭锁窗口.这说明,用"三径"模型解释某些闭锁窗口现象是合理的.
CMOS器件 闭锁路径 "三径"闭锁窗口模型 CMOS device Latch-up path “Three-path” latch-up window model
