本文關鍵詞：平面變柵距全息光柵設計方法與制作技術研究

  更多相關文章： 平面變柵距全息光柵 球面波 優(yōu)化設計算法 誤差補償 柱面波

【摘要】：平面變柵距光柵因為具有自聚焦、像差校正以及平焦場的特性,因此適用于極紫外和軟X射線波段的高分辨能力的掠入射單色器。平面變柵距光柵的刻槽分布決定了其消像差能力,其相鄰柵距變化量一般在納米量級,制作難度較大,因此,本論文對球面波曝光系統(tǒng)下的平面變柵距全息光柵設計方法與制作技術做了一系列深入的研究。第一,通過對平面變柵距光柵的聚焦性能與刻槽函數(shù)的關系的分析,以及平面變柵距光柵的像差原理,提出了基于像差系數(shù)法的平面變柵距光柵刻槽函數(shù)設計方法,并對平面變柵距全息光柵的光譜分辨能力進行了分析。第二,將第一代球面波曝光系統(tǒng)推導的刻槽分布函數(shù)表達式轉換為刻槽密度函數(shù)表達式,并以此建立單目標函數(shù),提出了使用局部算法和全局算法相結合的改進的局部優(yōu)化算法對球面波曝光系統(tǒng)下的平面變柵距全息光柵記錄參數(shù)進行優(yōu)化設計,分別使用常規(guī)的局部算法、遺傳算法以及改進的局部算法對軟X射線使用波段下的平面變柵距光柵記錄參數(shù)進行了優(yōu)化設計和對比分析,結果表明采用改進的局部算法設計的光柵刻槽密度符合程度,以及光譜分辨能力均高于常規(guī)算法設計的光柵,改進的局部算法更適用于球面波曝光系統(tǒng)下的平面變柵距光柵的記錄參數(shù)設計。第三,對球面波曝光系統(tǒng)的記錄參數(shù)誤差引起的刻槽密度函數(shù)、聚焦曲線以及譜像寬度變化進行了分析,確定了對平面變柵距全息光柵成像質量影響較大的誤差因素,并給出記錄參數(shù)誤差的相應補償方法。第四,將球面波曝光系統(tǒng)記錄參數(shù)的改進的局部優(yōu)化算法以及誤差補償方法應用于極紫外波段光譜診斷儀器中的平面變柵距光柵的研制,并對設計結果進行刻槽密度以及光譜分辨能力分析;給出近似掠入射的曝光系統(tǒng)調試方法,并對制作的平面變柵距光柵的刻槽密度進行測量,測量結果表明制作的平面變柵距光柵刻槽密度函數(shù)分布以及光譜分辨能力能夠達到與設計結果相近的水平,理論指導了平面變柵距全息光柵的研制。第五,分析了球面波曝光系統(tǒng)制作的平面變柵距光柵刻槽彎曲對刻槽密度以及光譜分辨能力的影響,光柵寬度越大,其光譜分辨能力越低,指出了球面波曝光系統(tǒng)在制作寬度較大光柵上的局限性;提出了使用柱面波曝光系統(tǒng)制作直刻槽的平面變柵距光柵的方法,分析并建立了柱面波曝光系統(tǒng)下的平面變柵距光柵刻槽函數(shù)的數(shù)學模型,設計了以柱面鏡和狹縫為核心器件的柱面波曝光系統(tǒng),為全息法制作直刻槽的平面變柵距光柵提供理論指導。
【關鍵詞】：平面變柵距全息光柵 球面波 優(yōu)化設計算法 誤差補償 柱面波
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH74
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-13
• 第1章 緒論13-27
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.2 衍射光柵發(fā)展歷史14-15
• 1.3 變柵距光柵研究現(xiàn)狀及應用15-24
• 1.3.1 變柵距光柵研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.2 變柵距光柵的應用18-24
• 1.4 論文的主要研究內容和結構安排24-27
• 1.4.1 論文的主要研究內容24
• 1.4.2 論文的結構安排24-27
• 第2章 平面變柵距全息光柵的基本原理27-49
• 2.1 引言27-28
• 2.2 平面變柵距光柵的聚焦原理28-30
• 2.3 平面變柵距光柵刻槽函數(shù)設計30-38
• 2.3.1 基于像差系數(shù)的平面變柵距光柵的刻槽函數(shù)系數(shù)設計方法31-35
• 2.3.2 平面變柵距光柵的分辨能力35-38
• 2.4 平面變柵距全息光柵的曝光系統(tǒng)38-47
• 2.4.1 球面波曝光系統(tǒng)記錄平面變柵距光柵39-41
• 2.4.2 非球面波曝光系統(tǒng)記錄平面變柵距光柵41-47
• 2.5 本章小結47-49
• 第3章 球面波曝光系統(tǒng)下平面變柵距光柵記錄參數(shù)的優(yōu)化算法49-67
• 3.1 引言49-50
• 3.2 研究背景50-52
• 3.2.1 局部優(yōu)化算法51
• 3.2.2 遺傳算法51-52
• 3.3 改進的局部優(yōu)化算法52-55
• 3.3.1 建立目標函數(shù)52-53
• 3.3.2 改進的局部優(yōu)化算法流程53-55
• 3.4 不同優(yōu)化算法對光柵記錄參數(shù)的設計及結果對比分析55-65
• 3.4.1 變柵距全息光柵記錄參數(shù)對比分析57-59
• 3.4.2 變柵距全息光柵刻槽函數(shù)對比分析59-61
• 3.4.3 變柵距全息光柵分辨能力對比分析61-65
• 3.5 本章小結65-67
• 第4章 球面波曝光系統(tǒng)記錄參數(shù)誤差對光柵光譜成像的影響及補償67-87
• 4.1 引言67
• 4.2 平面變柵距全息光柵評價方法67-72
• 4.2.1 刻槽密度函數(shù)分析68
• 4.2.2 聚集曲線分布分析68-69
• 4.2.3 譜像寬度分析69-72
• 4.3 記錄臂長誤差對光柵光譜性能的影響分析及補償方法72-78
• 4.3.1 記錄臂長誤差對光柵刻槽密度的影響72-73
• 4.3.2 記錄臂長誤差對聚焦曲線的影響73-74
• 4.3.3 記錄臂長誤差對譜像寬度的影響74-75
• 4.3.4 記錄臂長誤差補償方法75-78
• 4.4 記錄角度誤差對光柵光譜性能的影響分析及補償方法78-84
• 4.4.1 記錄角度誤差對光柵刻槽密度的影響78-79
• 4.4.2 記錄角度誤差對聚焦曲線的影響79-81
• 4.4.3 記錄角度誤差對譜像寬度的影響81
• 4.4.4 記錄角度誤差補償方法81-84
• 4.5 本章小結84-87
• 第5章 極紫外波段平面變柵距全息光柵的研制87-107
• 5.1 引言87-88
• 5.2 用于極紫外波段平面變柵距全息光柵設計88-96
• 5.2.1 極紫外波段平面變柵距全息光柵的刻槽密度函數(shù)構建88-90
• 5.2.2 極紫外波段平面變柵距全息光柵記錄參數(shù)的優(yōu)化設計90-91
• 5.2.3 極紫外波段平面變柵距全息光柵記錄參數(shù)的優(yōu)化結果分析91-96
• 5.3 極紫外波段平面變柵距全息光柵制作96-106
• 5.3.1 曝光系統(tǒng)搭建與調試97-100
• 5.3.2 基底準備100-101
• 5.3.3 全息曝光及顯影101-104
• 5.3.4 刻槽密度測量104-106
• 5.4 本章小結106-107
• 第6章 柱面波曝光系統(tǒng)制作平面變柵距光柵的初步分析107-117
• 6.1 引言107-108
• 6.2 刻槽彎曲對光柵的影響108-111
• 6.2.1 刻槽彎曲對光柵刻槽密度函數(shù)的影響109-110
• 6.2.2 刻槽彎曲對光柵光譜分辨能力的影響110-111
• 6.3 柱面波曝光系統(tǒng)111-116
• 6.3.1 柱面波曝光系統(tǒng)光柵刻槽密度函數(shù)推導112-114
• 6.3.2 柱面波曝光光路設計114-116
• 6.4 本章小結116-117
• 第7章 總結與展望117-119
• 7.1 論文工作總結117-118
• 7.2 展望118-119
• 參考文獻119-127
• 在學期間學術成果情況127-129
• 指導教師及作者簡介129-131
• 致謝131-132

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本文編號：774814