针对当前投影仪光源功耗大, 光投影稳定性差, 系统结构大的缺点, 利用Zemax软件, 设计出了一款大视场, 短焦距, 结构紧凑, 适用于便携式投影仪的投影物镜系统。经过优化处理, 最终获得的结构具有良好的成像质量, 在空间频率为80 lp/mm处中心视场MTF≥0.7, 0.8视场MTF≥0.6, 边缘视场处MTF≥0.48, 畸变小于3%, 满足给出的设计指标。并且在规定和要求的像元尺寸范围内能量集中度大于85%, 照度曲线0.8倍视场以内整体高于90%, 能量集中度高, 照度均匀性好, 与便携式投影仪能很好地搭配使用。

本文基于数值孔径为0.75, 满足90 nm 技术节点的DUV 光刻物镜系统, 采用在透镜边缘施加支撑力的方式进行重力变形控制。采用有限元法研究透镜表面非球面变形与补偿力的关系, 分析补偿后透镜重力变形对系统波像差的影响并与补偿前系统进行对比。结果表明: 加边缘补偿力后, 透镜非球面变形均方根最大值由50.877 nm减小至26.675 nm, 但补偿后系统波像差均方根最大值由0.041λ 增大到0.055λ。由此可以得出结论: 该补偿方式能够有效补偿透镜表面非球面变形, 但补偿后系统波像差反而增大, 所以要降低系统的波像差, 不仅需要减小透镜变形, 同时还需考虑各透镜变形之间的相互补偿作用。

在远场散斑投影成像系统上整合大气闪烁指数测量功能, 有助于全面分析激光大气传输特性及其对光电系统性能的影响。但是在大口径接收时, 大气闪烁会因孔径平滑效应而变得微弱, 光源稳定性引起的强度起伏会更为明显。针对这一问题, 基于光源强度起伏和大气闪烁的乘性调制假设, 建立了考虑光源强度起伏的大气闪烁指数的测量模型。利用光源强度起伏不随孔径变化而大气闪烁随孔径变化这一差异性, 通过投影光学在同一时刻测量两个不同接收孔径上的光强闪烁, 结合弱起伏条件下的孔径平滑因子来求解测量模型, 从而分别估计大气闪烁指数和光源强度闪烁指数。实验结果表明, 在孔径0.05 m至0.4 m之间, 实测值和理论估计值的最大相对误差小于9.685%, 理论模型与实验符合度较高。采用该方法可以在投影光学上实现弱起伏条件下的大气闪烁指数估计。

大口径投影光学系统采用低成本、大口径菲涅耳透镜制作, 可将远场散斑强度分布投影到CCD成像探测器上。通过CCD图像处理, 能够对给定孔径上的接收功率、闪烁指数进行量化评估; 在接收孔径足够大、保障散斑不会因为光束漂移效应而脱离菲涅耳透镜的条件下, 该系统还可以对光束漂移和特征半径进行量化评估。同时讨论了CCD像元响应非均匀性误差及其影响、CCD辐照响应函数和图像几何投影系数的定标方法。实验表明, 系统能够对激光大气传输过程中的远场散斑特征参数进行监测。特别对自由空间激光通信系统而言, 可以为大气衰减和多种大气湍流效应综合作用下的中值电平慢衰落研究和检测阈值优化设计提供实验数据支撑。

在半导体生产过程中，半导体基片在生长制作时表面会存在一些细微突起的结构，这些突起的尺寸通常为微米量级，若突起的尺寸过高，在流水线上被打磨抛光时极易产生不合格的产品，从而影响生产效率。因此，需对平面上单一（或几个稀疏分布的）非球形粒子的高度进行实时在线测量。针对这一问题提出了一种测量微小粒子高度的方法：显微投影法。介绍了基于显微投影法的微小粒子高度测量系统，实现了约100 μm高度的单一不规则形状微小粒子的测量。

极紫外光刻技术（EUVL）是半导体制造实现22 nm及其以下节点的下一代光刻技术。在曝光过程中，EUVL物镜的每一面反射镜吸收35%～40%的入射极紫外（EUV）能量，使反射镜发生热和结构变形，影响投影物镜系统的成像性能。基于数值孔径为0.3，满足22 nm技术节点的产业化EUV投影物镜，采用有限元分析(FEA)的方法研究反射镜变形分布，再将变形导入光学设计软件CODE V中，研究反射镜变形其对成像特性的影响。研究结果表明：当达到硅片的EUV能量为321 mW，产量为每小时100片时，反射镜最高升温9.77 ℃，通光孔径内的最大变形为5.89 nm；若采用相干因子0.5的部分相干光照明，变形对22 nm线宽产生6.956 nm的畸变和3.414%的线宽误差。

投影物镜波像差在线检测技术是极紫外光刻(EUVL)实现32 nm及其以下技术节点的关键技术,对于光刻机的整机集成具有重要研究意义和实用价值。介绍了目前国际上极紫外光刻投影物镜波像差在线检测技术的最新研究进展以及几种主流检测技术的原理和特点,并对其检测精度、检测速度以及动态测量范围等技术指标进行了比较分析;分析了开发投影物镜波像差在线检测设备所应解决的若干关键技术;最后,对极紫外光刻投影物镜波像差在线检测技术的发展进行了总结和展望。

介绍了含有棱镜系统的数字光处理器(DLP)投影仪连续变焦距远心镜头的设计。通过对DLP投影镜头与数字微反射镜器件之间的全反射棱镜系统进行分析，发现采用像方远心光路设计方法，可使投影系统产生的杂光大大减少。进一步研究变焦距系统远心光路的结构特征，得出了使系统在整个变焦过程中都处于远心位置的光阑轴向位移方程。借助给光阑固联一个透镜(与补偿组共同补偿变倍组)所产生的像面移动，得到了变焦曲线平缓、光焦度分配均匀且成像质量较好的投影镜头。