针对小特征尺寸连续位相板中频段成分分布广、误差梯度大的面形特点, 分析了离子束修形技术加工连续位相板过程中影响加工精度的几种因素, 包括扫描步距、材料去除方式、定位精度和材料去除量求解。分析指出: 根据采样定理确定去除函数的扫描步距可实现对不同尺寸特征单元的有效加工; 进一步优化材料去除方式能够确保修形过程中驻留时间的平稳运行, 实现全频段误差一致收敛。另外, 采用面形匹配方法对测量误差进行校正实验, 可获取准确的面形材料去除量; 而采用提高去除函数定位精度的方法可显著提升小尺寸特征单元的加工精度。基于研究结果, 在消除各种工艺误差的基础上, 采用离子束修形技术对特征尺寸小至1.5 mm, 面形峰谷值小于200 nm, 面形梯度高至1.8 μm/cm的连续位相板进行了高精度加工, 结果显示: 加工面形与理论面形的匹配精度达到8.1 nm (RMS), 证实了误差分析的准确性。

离子束修形技术具有精度高、确定性好等优点，应用越来越广泛。介绍了离子束修形技术的原理和特点，以及国外离子束修形技术的发展历程和现状，并介绍了国内离子束修形技术的发展现状。针对当前离子束修形技术的研究热点，如中高频误差控制技术、驻留时间求解算法和加工工艺等方面，综述了国内外的研究现状。

分析了离子束加工光学镜面的材料去除效率和不同材料之间的相对去除效率与工艺参数的关系。基于Sigmund溅射理论,建立了表征去除效率的指标-法向去除速率、体积去除速率和溅射产额与束能、束流以及入射角度之间的关系模型。以石英、微晶和K4玻璃等为样件,实验分析了去除效率与工艺参数的关系,验证了模型的正确性。分析结果表明,材料去除效率随束流线性增大,与束能平方根约呈线性关系;随着入射角度先缓慢增大,约在60～80°达到最大值,然后迅速降为0。不同材料之间的相对去除效率与束流无关;与束能的关系较弱,可以忽略;随角度变化较为明显。

为了克服传统光学镜面抛光方法的缺点,提出了应用离子束进行光学镜面修形的方法。介绍了离子束修形技术的原理和方法,并对离子束修形中涉及的关键技术进行了讨论。在自研的离子束修形设备上对一块直径98 mm的微晶玻璃平面样件进行了离子束修形试验,经过两次的迭代修形使其面形精度均方根误差由初始的0.136λ提高到0.010λ(λ=632.8 nm),平均每次迭代的面形收敛率达到3.7。实验结果表明,应用离子束进行光学镜面修形无边缘效应、面形收敛快、加工精度高;由于离子束修形技术去除材料过程自身的特点,使数控离子束修形技术对非球面的加工和对平面的加工难度相当。

作为一种高精度的光学镜面测量方法,子孔径拼接干涉测量的精度指标十分重要,必须对其进行定量估计。提出将子孔径拼接干涉的结果与全口径测试结果进行对比实验,将全口径测试结果作为拼接测量结果的参考真值,讨论了拼接测量精度评价指标及其计算方法。全口径测试与子孔径拼接干涉测量的几何参量并不相同,提出将全口径测试结果与子孔径拼接结果进行最优匹配,其原理与子孔径拼接算法的原理相同。在最优匹配后计算拼接测量精度的评价指标,通过测量实验进行了验证,结果表明最优匹配后的误差指标比未经最优匹配的误差指标减小约48%,证明上述方法是一种定量估计子孔径拼接干涉测量精度的有效方法。

分析了离子束加工光学镜面的材料去除效率、加工损伤厚度以及表面热效应等材料去除评价指标.基于Sigmund溅射理论,分析了此三个评价指标与离子入射角度和离子能量等加工参数的关系,建立了相关模型.以石英玻璃为例,利用TRIM软件仿真离子溅射过程,分析理论模型各参数,具体研究了三个评价指标与离子能量和入射角度的关系.结果表明:材料去除效率随离子能量的增大而缓慢增大,随入射角度增大而显著增大,60°时的去除效率约为0°时的4.5倍;加工损伤厚度随离子能量增大而近似呈线性增大,随入射角度增大而减小;热效应随离子能量近似呈线性增大,而随入射角度增大而减小.因此,离子束加工工艺过程中,应尽量增大离子束入射倾角来同时提高这三方面的指标.

提出了离子束加工可达性问题的理论描述和定义,分析了驻留函数解的存在条件,进而分析了采用不同直径的离子束去除不同频率面形误差时额外去除量的大小,最后进行了仿真验证.分析结果表明,对于高斯型的束函数,驻留函数解总是存在的.但是面形误差频率越高,驻留函数解越大,去除面形误差时去除的额外材料越多.额外的材料去除量随着离子束径和空间误差波长之比(d/λ)的增加而指数增加.当d/λ=0.5时,额外材料去除量为15%,还是可以接受的;当d/λ=1时,额外材料去除量迅速上升到73%,该值即很难被接受.理论分析和仿真结果表明,为了优化加工过程,d/λ应该＜0.5.

介绍了激光焊原理和有限元分析过程,建立了激光二极管封装组件的3-D有限元模型,利用Ansys有限元分析程序对激光二极管在不同焊接条件下激光焊封装的温度场进行了计算模拟,仿真分析了激光锤作用下激光二极管封装尾纤的焊后偏移(PWS).在增加功率和脉冲时间的条件下,激光锤引起的焊后偏移量也相应的增加,但是在校正量相同的情况下,增加脉冲时间比增加功率对材料的热应力影响区要大.高功率低脉冲的焊接参数是完成焊接封装的首选参数.

对微机械惯性传感器-微加速度计和微陀螺的技术现状进行了评述.根据其不同的技术实现,诸如制造过程、工作原理、控制系统、接口技术等对其进行了分类描述.这些微传感器的用途很广,而且相对于其传统器件来说有低成本、小尺寸、低功耗等特点,正在全世界范围内被广泛研究.最后,对微机械传感器领域的一些新的进展进行了讨论,并提出了展望.

简要回顾微惯性测量组合技术的发展和应用,结合目前我国的发展水平和技术条件,从应用的角度特别是**应用方面分析了微惯性测量组合在应用过程中需要解决的主要问题和关键技术.文章最后指出了发展我国微惯性组合技术的道路是在有限的资金内以选定应用对象和应用环境为基础,走应用与研制相结合的道路以应用促研制.