2008年 1卷 第1期
2008, 1(1): 1-12.
摘要
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摘要:
在地球静止同步轨道(GEO)上实现高分辨力对地观测,具有一系列独特优点,远为其它轨道所不及。然而,对于36 000 km的远程高分辨力可见波段观测,要求望远镜必须具备20 m以上口径的主镜。传统的空间相机,如果要有如此大的口径,其总质量将超过1 000 t,无法发射到GEO上。无支撑薄膜望远镜和大口径衍射望远镜,可以大幅度降低主镜质量面密度,从而降低整个相机系统的总质量,可算是一种极好的技术途径。分步发射与在轨装配,则提供了可供此类观测系统实施从地面转运到GEO的技术手段。基于变换成像原理的傅里叶望远镜，将高分辨力的取得，由增大接收口径转变为加大发射间隔，用大面积回波能量探测加上傅里叶分量重构，取代常见的目标图像直接探测，突破了远程高分辨力观测的致命瓶颈。近完美透镜为突破衍射极限提供了可能性,从而为超分辨力观测开拓出一片科学的新天地。负折射率材料(左手型材料)可制成完美透镜,而光子晶体是负折射率材料的热门选择之一,基于表面等离子激元(SPP)的光子器件则是其另一种选择。
在地球静止同步轨道(GEO)上实现高分辨力对地观测,具有一系列独特优点,远为其它轨道所不及。然而,对于36 000 km的远程高分辨力可见波段观测,要求望远镜必须具备20 m以上口径的主镜。传统的空间相机,如果要有如此大的口径,其总质量将超过1 000 t,无法发射到GEO上。无支撑薄膜望远镜和大口径衍射望远镜,可以大幅度降低主镜质量面密度,从而降低整个相机系统的总质量,可算是一种极好的技术途径。分步发射与在轨装配,则提供了可供此类观测系统实施从地面转运到GEO的技术手段。基于变换成像原理的傅里叶望远镜，将高分辨力的取得，由增大接收口径转变为加大发射间隔，用大面积回波能量探测加上傅里叶分量重构，取代常见的目标图像直接探测，突破了远程高分辨力观测的致命瓶颈。近完美透镜为突破衍射极限提供了可能性,从而为超分辨力观测开拓出一片科学的新天地。负折射率材料(左手型材料)可制成完美透镜,而光子晶体是负折射率材料的热门选择之一,基于表面等离子激元(SPP)的光子器件则是其另一种选择。
2008, 1(1): 13-24.
摘要:
进入21 世纪,国际上一些发达国家和有关部门都已制定了空间发展战略规划，如美国航空航天局(NASA)、欧洲空间局(ESA)和俄罗斯政府相关部门等都提出空间发展战略规划,这些规划提出了今后一段时间内空间科学要解决的问题和发展的方向，而解决这些问题并推进空间技术的发展很大程度上依赖于先进的光学和无线电望远镜及仪器设备。因此，本文介绍本世纪初国际上空间科学应用的大型天文望远镜的发展情况，重点描述了大口径光学望远镜的光学系统以及实现这类天文望远镜的关键技术之一波前传感技术。
进入21 世纪,国际上一些发达国家和有关部门都已制定了空间发展战略规划，如美国航空航天局(NASA)、欧洲空间局(ESA)和俄罗斯政府相关部门等都提出空间发展战略规划,这些规划提出了今后一段时间内空间科学要解决的问题和发展的方向，而解决这些问题并推进空间技术的发展很大程度上依赖于先进的光学和无线电望远镜及仪器设备。因此，本文介绍本世纪初国际上空间科学应用的大型天文望远镜的发展情况，重点描述了大口径光学望远镜的光学系统以及实现这类天文望远镜的关键技术之一波前传感技术。
2008, 1(1): 25-35.
摘要:
投影曝光工艺是集成电路制造过程中的关键环节，曝光系统的工艺水平已成为衡量微电子制造技术的重要标志。重点介绍了目前193 nm光刻设备曝光系统的发展现状和趋势，以及为提高曝光质量所采用的相关分辨率增强技术；通过分析曝光系统的构成和其中的关键技术，探讨了国内研制相关曝光设备所面临的挑战。
投影曝光工艺是集成电路制造过程中的关键环节，曝光系统的工艺水平已成为衡量微电子制造技术的重要标志。重点介绍了目前193 nm光刻设备曝光系统的发展现状和趋势，以及为提高曝光质量所采用的相关分辨率增强技术；通过分析曝光系统的构成和其中的关键技术，探讨了国内研制相关曝光设备所面临的挑战。
2008, 1(1): 49-56.
摘要:
介绍了聚光光伏系统的发展历史和研究现状。对聚光光伏系统中的主件—聚光器和光伏电池进行了详细分类，给出了它们的特点和主要参数。描述了国外一些厂家为提高光伏系统效率并降低成本而研制的太阳跟踪系统。总结出聚光光伏系统的发展趋势，主要是指高倍聚光器+跟踪系统和低倍大角度聚光器+分光元件+多节电池等。最后就目前状况提出了聚光光伏系统商业化还需要解决的问题。
介绍了聚光光伏系统的发展历史和研究现状。对聚光光伏系统中的主件—聚光器和光伏电池进行了详细分类，给出了它们的特点和主要参数。描述了国外一些厂家为提高光伏系统效率并降低成本而研制的太阳跟踪系统。总结出聚光光伏系统的发展趋势，主要是指高倍聚光器+跟踪系统和低倍大角度聚光器+分光元件+多节电池等。最后就目前状况提出了聚光光伏系统商业化还需要解决的问题。
2008, 1(1): 57-61.
摘要:
波前像差是衍射光栅的重要技术指标, 它直接影响光栅的分辨率。由光致刻蚀剂记录两束相干光干涉条纹是制作全息光栅的关键步骤。为了提高全息光栅曝光系统调整精度、减小离焦、降低光栅的衍射波前像差，从离焦对反射球面准直镜的准直光平行度的影响程度出发，分析了准直光平行度对全息光栅衍射波前像差的影响。理论分析和数值模拟结果表明，准直镜调整误差直接决定全息光栅衍射波前像差大小。以3种不同刻线密度光栅为例,得出了准直镜调整误差的允许变化范围。
波前像差是衍射光栅的重要技术指标, 它直接影响光栅的分辨率。由光致刻蚀剂记录两束相干光干涉条纹是制作全息光栅的关键步骤。为了提高全息光栅曝光系统调整精度、减小离焦、降低光栅的衍射波前像差，从离焦对反射球面准直镜的准直光平行度的影响程度出发，分析了准直光平行度对全息光栅衍射波前像差的影响。理论分析和数值模拟结果表明，准直镜调整误差直接决定全息光栅衍射波前像差大小。以3种不同刻线密度光栅为例,得出了准直镜调整误差的允许变化范围。
2008, 1(1): 62-65.
摘要:
介绍了编码器误差的构成及特点，针对系统误差的分布规律与特点提出了基于神经网络的误差修正方法。采用非线性逼近精度较高的径向基函数神经网络，以采样点的角度值作为网络的输入样本，以高精度检测编码器的检测值作为学习目标建立了误差修正模型。实验结果表明，采用此种方法可将编码器的精度提高至原来的3倍以上，可有效地改善编码器的系统精度。
介绍了编码器误差的构成及特点，针对系统误差的分布规律与特点提出了基于神经网络的误差修正方法。采用非线性逼近精度较高的径向基函数神经网络，以采样点的角度值作为网络的输入样本，以高精度检测编码器的检测值作为学习目标建立了误差修正模型。实验结果表明，采用此种方法可将编码器的精度提高至原来的3倍以上，可有效地改善编码器的系统精度。
2008, 1(1): 66-69.
摘要:
为了复制高精度、大直径薄光栅盘，对曝光装置中影响感光条件的支撑板进行了受力分析。将支撑板的力学分析归结为边界简支的圆形薄板的小挠度问题，通过理论计算得到了支撑板的挠度和厚度的计算关系式，为设计支撑板提供了理论依据。根据理论推导，选择旋转式曝光装置,采用直径为1 000 mm、厚度为40 mm的支撑板，研制出了较高精度的大直径薄光栅盘，其最大直径误差为047″，均匀性误差为8%，满足了使用要求。
为了复制高精度、大直径薄光栅盘，对曝光装置中影响感光条件的支撑板进行了受力分析。将支撑板的力学分析归结为边界简支的圆形薄板的小挠度问题，通过理论计算得到了支撑板的挠度和厚度的计算关系式，为设计支撑板提供了理论依据。根据理论推导，选择旋转式曝光装置,采用直径为1 000 mm、厚度为40 mm的支撑板，研制出了较高精度的大直径薄光栅盘，其最大直径误差为047″，均匀性误差为8%，满足了使用要求。
2008, 1(1): 70-74.
摘要:
传统的空间掩盖效应是采用韦伯(Weber)定律来描述的，然而该定律仅考虑了明视觉区，对较弱或较强的光强均不合适。为了更好地描述空间掩盖效应，本文利用信号处理方法，给出了一种新的拟合公式。实验用不同模型拟合Konig与Brodhun的实验数据，证实了提出的模型均方根误差仅为0010 2，小于传统的Weber定律、Weber定律的优选表达式、Guilford模型,以及Chen模型。结果表明,提出的拟合公式在更宽的光强范围内都能与数据很好地拟合，可更广泛地用于工程实践。
传统的空间掩盖效应是采用韦伯(Weber)定律来描述的，然而该定律仅考虑了明视觉区，对较弱或较强的光强均不合适。为了更好地描述空间掩盖效应，本文利用信号处理方法，给出了一种新的拟合公式。实验用不同模型拟合Konig与Brodhun的实验数据，证实了提出的模型均方根误差仅为0010 2，小于传统的Weber定律、Weber定律的优选表达式、Guilford模型,以及Chen模型。结果表明,提出的拟合公式在更宽的光强范围内都能与数据很好地拟合，可更广泛地用于工程实践。
2008, 1(1): 75-79.
摘要:
针对如何实现微小尺度（μm～mm）靶零件装配过程中的在线检测，研制了应用于微靶装配的显微视觉检测系统，并对系统的构成与显微成像、图像预处理、特征检测等关键图像处理技术进行了详细论述。提出了针对微靶零件的新型多重滤波除噪算法和几何特征检测算法，并以铝台阶、柱腔等微靶零件为应用实例开展了实验研究。结果表明，该系统采用的算法能有效、快速、准确地对靶零件进行几何特征和实时位置检测，在检测视场为3 mm时，其检测精度≤3 μm，角度检测精度≤01°，适用于ICF微靶等微型器件的微装配。
针对如何实现微小尺度（μm～mm）靶零件装配过程中的在线检测，研制了应用于微靶装配的显微视觉检测系统，并对系统的构成与显微成像、图像预处理、特征检测等关键图像处理技术进行了详细论述。提出了针对微靶零件的新型多重滤波除噪算法和几何特征检测算法，并以铝台阶、柱腔等微靶零件为应用实例开展了实验研究。结果表明，该系统采用的算法能有效、快速、准确地对靶零件进行几何特征和实时位置检测，在检测视场为3 mm时，其检测精度≤3 μm，角度检测精度≤01°，适用于ICF微靶等微型器件的微装配。
2008, 1(1): 80-84.
摘要:
考虑ZnO优秀的物理和化学性能以及由于生长温度低而具有更低的缺陷密度从而易于实现高的光电器件效率等特点，本文采用射频磁控溅射和金属有机化学汽相沉积(MOCVD)方法在石英及蓝宝石衬底上生长了立方结构MgZnO薄膜，制备了MgZnO的MSM型紫外探测器。该器件实现了在日盲（太阳盲）波段的光响应，典型的光响应峰值分别在225和250 nm，截止边为230和273 nm。
考虑ZnO优秀的物理和化学性能以及由于生长温度低而具有更低的缺陷密度从而易于实现高的光电器件效率等特点，本文采用射频磁控溅射和金属有机化学汽相沉积(MOCVD)方法在石英及蓝宝石衬底上生长了立方结构MgZnO薄膜，制备了MgZnO的MSM型紫外探测器。该器件实现了在日盲（太阳盲）波段的光响应，典型的光响应峰值分别在225和250 nm，截止边为230和273 nm。
2008, 1(1): 85-91.
摘要:
合成了亲脂性双核铼配合物fac-[{Re(CO)3(d19phen)}2(4,4′bipyridylacetylene)](OTf)2，将此配合物均匀地分散到聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中，通过电纺方法，得到复合材料纤维，并系统地研究了它们的氧传感性能。分别用线性Stern Volmer模型，Demas双格位模型以及Lehrer模型对所得到的Stern Volmer曲线进行了拟合，实验结果表明，这种复合纤维氧传感材料显示了短的响应时间，可逆的氧传感信号，而且由于含有亲脂性的长链烷烃配体的存在，使得铼配合物在聚合物中分散均匀，从而得到线性关系较好的SternVolmer曲线。
合成了亲脂性双核铼配合物fac-[{Re(CO)3(d19phen)}2(4,4′bipyridylacetylene)](OTf)2，将此配合物均匀地分散到聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中，通过电纺方法，得到复合材料纤维，并系统地研究了它们的氧传感性能。分别用线性Stern Volmer模型，Demas双格位模型以及Lehrer模型对所得到的Stern Volmer曲线进行了拟合，实验结果表明，这种复合纤维氧传感材料显示了短的响应时间，可逆的氧传感信号，而且由于含有亲脂性的长链烷烃配体的存在，使得铼配合物在聚合物中分散均匀，从而得到线性关系较好的SternVolmer曲线。
2008, 1(1): 100-104.
摘要:
研制了一种可在野外使用的光轴平行性测量仪器，该仪器利用热靶技术进行106 μm激光谱段到3～5 μm、8~12 μm红外谱段的转换，实现了对光电跟踪测量设备25 MW强激光发射器光轴与红外传感器光轴间的平行性误差测量。仪器的设计主体采用完全对称的结构和积木式的组装方式，保证了仪器在野外恶劣环境下保持测量精度不变。通过巧妙地利用电磁开关控制，实现了仪器靶面的远距离控制转换。装调工艺和检测措施确保了仪器的测量精度，并通过各种环境试验验证了仪器的可靠性。对仪器精度和环境适应性测试表明，该仪器测量精度达到10″，并可在-30 ℃~+60 ℃的条件下，保持精度≤10″。
研制了一种可在野外使用的光轴平行性测量仪器，该仪器利用热靶技术进行106 μm激光谱段到3～5 μm、8~12 μm红外谱段的转换，实现了对光电跟踪测量设备25 MW强激光发射器光轴与红外传感器光轴间的平行性误差测量。仪器的设计主体采用完全对称的结构和积木式的组装方式，保证了仪器在野外恶劣环境下保持测量精度不变。通过巧妙地利用电磁开关控制，实现了仪器靶面的远距离控制转换。装调工艺和检测措施确保了仪器的测量精度，并通过各种环境试验验证了仪器的可靠性。对仪器精度和环境适应性测试表明，该仪器测量精度达到10″，并可在-30 ℃~+60 ℃的条件下，保持精度≤10″。
2008, 1(1): 105-111.
摘要:
从双包层光纤激光器的速率方程和光传输方程出发，建立数学模型，进行数值计算并对掺钕光纤激光器输出功率沿光纤的分布以及不同光纤长度下抽运功率和输出功率沿光纤的分布进行了数值模拟。以808 nm半导体激光器为抽运源,掺钕双包层光纤为增益介质,并以KTP作为倍频晶体，计算并模拟其倍频效率和相位匹配角。最后,对光纤激光器及其倍频的实现进行了模拟研究。结果表明，该光纤激光器能够高效率地实现可见光输出。
从双包层光纤激光器的速率方程和光传输方程出发，建立数学模型，进行数值计算并对掺钕光纤激光器输出功率沿光纤的分布以及不同光纤长度下抽运功率和输出功率沿光纤的分布进行了数值模拟。以808 nm半导体激光器为抽运源,掺钕双包层光纤为增益介质,并以KTP作为倍频晶体，计算并模拟其倍频效率和相位匹配角。最后,对光纤激光器及其倍频的实现进行了模拟研究。结果表明，该光纤激光器能够高效率地实现可见光输出。
