在原向反射式激光光幕测速技术中, 针对半导体激光光源产生的激光光束散射角使得出射光幕厚度不一致、原向反射屏产生的反射光幕剩余发散角使反射光幕厚度不一致这两方面导致弹丸穿过光幕不同位置触发光幕响应时间不一致的问题, 根据几何光学原理, 对半导体激光器弧矢与子午方向建立数学模型, 设计了具有不同面型的非球面准直透镜组, 将出射光斑尺寸控制在1 mm之内且子午和弧矢方向发散角分别为0.13 mrad、0.46 mrad。出射光束经过Powell透镜一维扩束后, 形成厚度为1 mm、均匀度达到85.7%的扇形出射光幕, 经过原向反射后, 配合狭缝光阑使反射光幕有效厚度控制在1 mm。使用Zemax软件模拟弹丸过靶仿真, 弹丸不遮挡系统光幕时探测器接收到原向反射光强1.54 mW, 弹丸遮挡系统光幕时探测器接收到原向反射光强为1.03 mW。当弹丸紧贴出射光幕侧面边缘(即1 mm光幕边缘), 分别距离光源100 mm、300 mm、500 mm处的弹丸触发探测器接收到的光强大小均为1.54 mW, 显然, 光强相对于无弹丸遮挡光幕情况下没有产生变化, 证明系统有效可探测光幕厚度一致且为1 mm。该结果表明, 本研究方案具有可行性。

在曝光线宽为90 nm的投影光刻机中，准分子激光光源发出的矩形截面光束，需要进行一维扩束，以获得光束整形单元所需的正方形截面分布。现有的这类扩束单元分别存在严重的相干散斑效应和严格的装调公差等不足。基于此，提出了多组元平行反射扩束镜组。通过求解各组元透射率值的线性方程组，得到若干种扩束单元结构，其中的四组元扩束单元每个组元只有一种透射率，有效降低了镀膜的工艺成本。分别从公差分析、系统透射率和出射光束均匀性等方面对各类扩束单元结构进行综合比较，并通过建模仿真，验证了设计的四组元扩束单元的散斑效应和装调公差灵敏度都明显降低，而且出射光束较均匀，有利于提高照明均匀性。