本文關(guān)鍵詞：基于光斑模擬方法的準(zhǔn)分子激光均束系統(tǒng)設(shè)計(jì)及小光斑變換光學(xué)系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：準(zhǔn)分子激光是以準(zhǔn)分子氣體作為激活介質(zhì)而產(chǎn)生的激光。準(zhǔn)分子激光屬于紫外波段,具有波長短的特點(diǎn),適用于高精度的微細(xì)加工。由于準(zhǔn)分子激光器在激勵(lì)時(shí)的放電特殊性,光束質(zhì)量受到很大影響,光斑能量分布不均勻,輸出光斑較大,影響了微加工的質(zhì)量。文章分析了準(zhǔn)分子激光微細(xì)加工方法的現(xiàn)狀,對(duì)準(zhǔn)分子激光均束裝置及聚焦系統(tǒng)進(jìn)行了研究,分別設(shè)計(jì)了一套柱面鏡陣列均束系統(tǒng)及一套準(zhǔn)直聚焦系統(tǒng)。本文基于準(zhǔn)分子激光光束的特點(diǎn),分析了波長為248nm的準(zhǔn)分子激光光束能量分布情況,提出了三種利用zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟件自帶的光源模型來擬合準(zhǔn)分子激光光源的方法。分別討論了高斯光源模型、橢圓光源模型及二極管光源模型模擬準(zhǔn)分子激光光源的方法及詳細(xì)參數(shù)設(shè)定,并從光斑能量分布情況及光束發(fā)散角兩方面檢驗(yàn)?zāi)M的準(zhǔn)確性,最終得到了與準(zhǔn)分子激光光源較為接近的模擬光源。該模擬方法為準(zhǔn)分子激光光學(xué)元件的設(shè)計(jì)提供了便利,也為其他復(fù)雜光源的模擬提供了參考。深入分析了復(fù)眼整形陣列的研究背景和基本原理,利用光學(xué)軟件zemax的仿真模擬優(yōu)化能力,根據(jù)準(zhǔn)分子激光光束自身的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了柱面鏡陣列整形均束裝置。采用了序列模式與非序列模式混合建模的方式來完成光路的搭建,并通過插入模擬光源的方法對(duì)整形及均束效果進(jìn)行了驗(yàn)證。分析了激光光束準(zhǔn)直及聚焦理論,主要討論了光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)對(duì)聚焦光斑的影響。研究了現(xiàn)有經(jīng)典光學(xué)結(jié)構(gòu)所能達(dá)到的性能參數(shù),選擇雙高斯結(jié)構(gòu)為初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)激光聚焦物鏡,選擇伽利略望遠(yuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)直系統(tǒng),并利用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件zemax進(jìn)行優(yōu)化。通過非序列模式下實(shí)際光源的模擬效果驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的準(zhǔn)直聚焦鏡頭很好的消除了各種像差,能夠達(dá)到100μm級(jí)的聚焦效果,提高了準(zhǔn)分子直寫加工的精度。
【關(guān)鍵詞】：準(zhǔn)分子激光 柱面鏡陣列 光源模擬 準(zhǔn)直聚焦鏡頭
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN24
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 激光微細(xì)加工技術(shù)9-10
• 1.2 準(zhǔn)分子激光微細(xì)加工技術(shù)10-11
• 1.2.1 準(zhǔn)分子激光加工特點(diǎn)10-11
• 1.2.2 準(zhǔn)分子微細(xì)加工方法11
• 1.3 對(duì)于激光光束變換的研究11-17
• 1.3.1 激光光束整形方法的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 激光光束聚焦方法的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.4 實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀17-18
• 1.5 研究內(nèi)容和目標(biāo)18-19
• 第2章 基于zemax的準(zhǔn)分子激光模擬19-31
• 2.1 準(zhǔn)分子光束特性19-21
• 2.2 準(zhǔn)分子激光模擬方法21-30
• 2.2.1 高斯光源（source gaussian）21-24
• 2.2.2 橢圓光源（source ellipse）24-27
• 2.2.3 二極管光源（source diode）27-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 第3章 準(zhǔn)分子激光均束系統(tǒng)研究31-45
• 3.1 微透鏡陣列整形裝置原理分析31-34
• 3.1.1 微透鏡陣列光束均勻化的基本原理31-33
• 3.1.2 柱面鏡陣列的基本原理33-34
• 3.2 微透鏡陣列整形裝置整體設(shè)計(jì)方案34-43
• 3.2.1 結(jié)構(gòu)及參數(shù)確定34-37
• 3.2.2 zemax建模37-40
• 3.2.3 模擬仿真結(jié)果40-43
• 3.3 本章小結(jié)43-45
• 第4章 激光聚焦物鏡的設(shè)計(jì)45-61
• 4.1 激光聚焦理論45-47
• 4.1.1 聚焦系統(tǒng)的種類45
• 4.1.2 聚焦系統(tǒng)特性對(duì)光束聚焦特性的影響45-47
• 4.2 一般光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程47-49
• 4.3 聚焦物鏡的設(shè)計(jì)49-58
• 4.3.1 聚焦物鏡的選型及參數(shù)確定49-51
• 4.3.2 像差校正及系統(tǒng)優(yōu)化51-54
• 4.3.3 設(shè)計(jì)結(jié)果及像差分析54-58
• 4.4 本章小結(jié)58-61
• 第5章 激光準(zhǔn)直系統(tǒng)的設(shè)計(jì)61-71
• 5.1 激光準(zhǔn)直系統(tǒng)的研究61-63
• 5.2 激光準(zhǔn)直系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及模擬63-68
• 5.2.1 用PW法求解初始結(jié)構(gòu)63-66
• 5.2.2 設(shè)計(jì)結(jié)果及效果檢驗(yàn)66-68
• 5.3 本章小結(jié)68-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77-79
• 致謝79

  本文關(guān)鍵詞：基于光斑模擬方法的準(zhǔn)分子激光均束系統(tǒng)設(shè)計(jì)及小光斑變換光學(xué)系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：290006