激光数字化采集和加工系统的精度分析

激光数字化采集和加工系统实验是在激光数字化采集和加工系统设计、安装、调试完成后进行的一些探索性实验.本文主要进行了激光数字化仪稳定性测量实验、重复精度测量实验和线性精度测量实验.实验表明,本系统可以测量采集倾角 ±75°的自由表面.激光数字化仪的稳定性精度为±0.0162mm,重复精度为±0.0351mm,在±1mm测量范围内的线性精度为±0.0770mm.在激光数字化采集时,数字激光化仪只工作在零点附近,因此,上述精度能够满足一般数控仿形加工中的精度要求.通过复杂曲面的采集实验结果,表明该激光数字化采集和加工系统原理正确,使用方便,跟踪稳定可靠,具有广阔的应用前景.     

用于紫外曝光的大面积自动调焦系统

微米及亚微米的线条用光学法投影时，只有在调焦十分精确的情况下才可能实现，这时对于紫外投影曝光更为重要，例如波长为４０４ｎｍ，孔径为０．２８的镜头，焦深仅为±２．８微米，本文介绍的这种气动自动调焦系统其传感器的灵敏度达到每微米２５厘米水柱。在±１００微米工作范围内，自动调焦精度优于±０．２５微米（３Ｑ）。不但完全能满足各种精细光学复印术的需要，还可用于其他表面平度的非接触测量。     

双参考光相移全息干涉计量

本文描述了一种性能优良的条纹分析系统.该系统将相移技术应用于全息干涉计量中,能自动、快速、准确地获得干涉图的相位场.分析一幅条纹图(256×256×8bit)仅需2分钟,重复精度可达±5°.     

提高激光干涉测量系统精度的方法与途径

激光干涉系统的测量精度会受到系统本身机械结构及光学元件布局的影响，因此采用了耦合差动干涉的方法，使影响测量精度的各种因素尽量由干涉系统自身予以消除，提高了干涉仪的分辨率和稳定性．利用以Heydemann修正模型为基础的误差补偿方法，对干涉信号中存在的非正交误差、不等幅误差及直流电平漂移误差进行了修正．根据多点拟合的原理，提出了减小运算量的新算法．设计了以C8051F005单片机为核心的电路补偿模块，实现了以上3种误差的实时补偿．实验结果表明：通过采取以上措施，该干涉测量系统在10mm的测量范围内取得了10～12nm的测量精度．     

压印工作台的纳米级自找准定位研究

针对分步压印光刻工艺超高精度的对准要求,论述了一套由光栅、驱动器及激光干涉仪构成的闭环超高精度自对准定位系统．为了消除外界干扰引起的激光干涉仪误差对整个系统精度的影响,系统采用粗精两组光栅和相应两组光强传感器来实现工作台三维位置度的检测．驱动环节采用宏微两级,相对于粗精两组光栅检测进行驱动,实现了分步式压印光刻的多点定位找准和多层压印的对准要求．为了提高在驱动过程中的定位精度和抗干扰能力,系统采用了精确模型匹配(EMM)算法,最终实现了在压印光刻工艺中,步进精度小于10nm、多层压印重复对准精度小于20nm的超高定位精度要求,使系统的整体定位找准精度控制在8nm以内。     

压印工作台的纳米级自找准定位研究

针对分步压印光刻工艺超高精度的对准要求 ,论述了一套由光栅、驱动器及激光干涉仪构成的闭环超高精度自对准定位系统 ,为了消除外界干扰引起的激光干扰仪误差对整个系统精度的影响 ,系统采用粗精两组光栅和相应两组光强传感器来实现工作台三维位置度的检测 .驱动环节采用宏微两级 ,相对于粗精两组光栅检测进行驱动 ,实现了分步式压印光刻的多点定位找准和多层压印的对准要求 ,为提高在驱动过程中的定位精度和抗干扰能力 ,系统采用了精确模型匹配 (EMM )算法 ,最终实现了在压印光刻工艺中 ,步进精度小于10mm ,多层压印重复对准精度小于 2 …     

精密仪器系研制成功ZLJS-75型自动调焦紫外曝光分步重复照像机

在北京市科委的领导和支持下,我校精密仪器系研制成功 ZLJS-75型自动调焦紫外曝光分步重复照像机(简称铬版精缩机),并于1982年11月在北京通过技术鉴定。经北京半导体器件二厂、1425所、774厂等使用,性能良好,结构合理、操作方便。与会专家们认为:这是我国第一台具有微米加工能力的自动调焦紫外曝光精缩机,填补了国内空白,适应我国电子工业大规模集成电路、中小规模电路及某些微波器件生产的急需,主要指标已达到国际同类产品水平。 这项科研成果是精密仪器系在北京市器件工厂协助下,在十余年研制激光定位自动重复分步照相机、自动对准光刻…     

导航定位系统的设计及应用

设计了一种激光导航定位系统,详细介绍了系统工作原理并作了推算论证.结果表明本系统可以对10公里以内的舰船进行目标定位,激光测距精度为±5米.还可以安装在航行的舰船上,进行目标跟踪,跟踪效果良好,实验结果满意.     

激光干涉测长中波长的相位细分

激光波长的细分,单频激光有光学方法和电气方法,在已有的测长干涉仪中,前者不超过半波长的8细分,后者不超过半波长的32细分。双频激光采用电气锁相倍频,实现了半波长的36细分。对某些精密测长和微定位,这还是不够的。应用单频激光相位细分和双频激光比相细分,可对半波长实现1800以上细分。其精度优于半波长的百分之一,并可望达到波长的千分之一。可用于良好环境中长度、小角度的精密测定和微定位;在各种场合做激光干涉测长仪的空气折射率修正辅助干涉仪是十分适宜的。本文介绍了测量原理,分析了各项误差,介绍了一些实验情况和应用措施。     

能量天平动圈位移的激光干涉测量研究

为精确测量普朗克常数h,实现能量天平法建立量子质量基准,提出了三轴双频激光外差干涉和折叠式Fabry-Perot(F-P)干涉绝对距离测量相结合的激光干涉测量方法,用于精密测量和定位能量天平装置中沿竖直方向在均匀磁场中运动的互感线圈位移。用三轴双频激光外差干涉精密测量运动线圈的质心位移和姿态,位移测量不确定度为10nm;进而将F-P腔干涉绝对距离测量与外差干涉测量结果进行比对和校准。仿真表明,采用本文方法,当位移测量范围约为30mm时,测量分辨率优于1nm。将该方法运用于真空中线圈位移测量,相对测量不确定度优于1.0×10-9。     

用于大尺寸测量的无长导轨激光光纤干涉仪

介绍了一种用于大尺寸，无长导轨干涉测量系统．该系统由两种干涉仪构成．半导体激光光纤干涉仪用于定位，Ｈｅ－Ｎｅ激光干涉仪用于测量光程差．文中还就提高定位精度，采用脉冲电流调制方法调制半导激光器作了介绍．实验中，采用１００ｍｍ导轨，测量距离为８００ｍｍ，测量误差为±２μｍ．     

显微干涉系统测量微细图形的台阶高度

介绍了显微干涉系统测量微细图形台阶高度的方法。从理论和设计角度分析了干涉条纹形状、间隔、对比度及稳定性，对该系统进行了实验，实验结果表明，对比度Ｋ＞０．８，测量精度优于８ｎｍ。     

JGY-1型激光管道准直仪的研制

为了提高城市排水管道网络敷设的精确度和生产率,我们设计和研制了JGY-1型激光管道准直仪。管道坡度测量精度达到±2/10000。仪器已在福州用于顶管法下水道的敷设,取得了满意的结果。     

亚微米级运动平台结构优化及实现

为实现一种直流电机驱动的亚微米级运动平台的设计,并尽量减小其运动误差,采用Simulink-M文件混合仿真的方法,结合Stribeck摩擦模型,探讨运动平台丝杠、同步带的相关结构、精度参数对运动平台精度的影响。通过分析并针对实际使用的要求,进行平台最优结构设计。使用EMAC200控制器和XL-80激光干涉系统对运动平台进行实际测试。研究结果表明:运动平台误差主要受丝杠导程、同步带传动比及它们精度的影响;随着导程减小,传动比增大,精度提高,稳态误差呈减小趋势;当行程为1 mm时,稳态误差在±1.5μm之内,并且可以达到50 nm的实际分辨率;通过Simulink-M文件混合仿真方法,可以实现精密运动平台这种复杂非线性系统的结构优化,提高系统实际的定位精度。     

利用喷砂射流技术精调金属膜电阻器精度

精密金属膜电阻器的制造,目前国内普遍使用的是机械螺纹刻槽机,刻阻控制精度±0.5％以内,先进的激光螺纹刻槽机应用较少,其刻阻控制精度在±0.1％以内。电阻器刻槽后,随着生产工序的流转,阻值有所漂移,最终阻值精度只能控制在±1％左右,可满足普通或半精密电阻器的技术要求,而对最终阻值精度要求±1％～±0.02％范围的精密电阻器只有刻槽后再经过阻值精调(俗称二次调阻),才能满足最终的阻值精度要求。1.阻值精度精调方法     

把精尖转化为一般——四面体稜镜是怎样加工出来的

四面体稜镜是激光干涉系统中的一个光学元件。它由四个光学表面组成,其中由三个平面直角组成一个立体角A,底面是一个等边的三角形(见图1)。使用这种稜镜可以大大提高光学测量的精度,在激光光学仪器中有着广泛的应用。 我们加工的四面体稜镜,三个直角的精度都要求误差在     

多谐振荡器的频率精度控制

高速纺丝机用的可控硅变频电源对频率精度要求较高,而频率精度是由脉冲振荡器决定的。本文介绍的多谐振荡器具有结构简单、频率精度高和稳定性好等优点。实用表明已能满足高速纺丝机对电源频率精度的要求:当电网电压波动±10%,室温有±10℃变化(室温25℃)时,频率变化不超过0.3%。     

提高激光干涉测量精度的研究

空气折射率的补偿效果在高精度激光干涉测量中起着瓶颈的作用,解决空气年射率的高精度测量问题有助于激光干涉测量精度提高。用于种电容传感器测量空气介电常数而相对测量空气折射率,进而通过计算机多点测量补偿装置提高激光干涉测量的测量精度,仅用一种传感器反映几种空气参数及其成分的变化对空气折射率的影响,测量装置简单,测量环节的误差源少,经误差补偿后测量精度明显提高。     

鄱阳湖水面蒸发研究

本文根据鄱阳湖都昌蒸发实验站1981～1988年的实验资料,对计算水面蒸发的彭曼公式作了修订.重点讨论了总辐射和干燥力.由总辐射、有效辐射和干燥力的不同类型公式进行组合优选,得出彭曼修正式.修正后的公式精度明显提高.年平均蒸发量相对误差小于4％.月蒸发量相对误差<±15％的精度为85％,<±20％的精度为92％.成果令人满意,可用于鄱阳湖及其邻近地区的水面蒸发计算.     

金属材料对激光的热吸收效应

复制法激光打孔，激光束的横向模式决定着加工孔的形状和尺寸精度．从理论上分析了金属材料对激光的热吸收效应，进而通过预热工艺来改善激光束模式在材料表面上的热作用效果，使ＪＧ－２型固体激光器加工精度从设计给定的±０．０３ｍｍ，提高到±０．０１ｍｍ；实施工艺简单易行．