二元光學(xué)的組件設(shè)計(jì)技術(shù)與實(shí)現(xiàn)方法研究.pdf

1、通過分析二元光學(xué)元件應(yīng)用、設(shè)計(jì)和加工工藝狀況，得到的基本結(jié)論是：
　　 二元光學(xué)元件的應(yīng)用正在向與微電子、微機(jī)械系統(tǒng)集成化方向發(fā)展，而其設(shè)計(jì)理論和工藝方法還停留在單個(gè)元件的設(shè)計(jì)和加工層面。為適應(yīng)二元光學(xué)元件集成化的發(fā)展需要，本文在二元光學(xué)元件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、組件級(jí)設(shè)計(jì)算法理論，工藝加工方法、加工設(shè)備等方面展開研究。研究結(jié)果，為二元光學(xué)組件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)打下了基礎(chǔ)，也為二元光學(xué)元件與微電子、微機(jī)械系統(tǒng)集成提出了一個(gè)研究方向。本文的主要工

2、作是：
　　 借鑒微電子技術(shù)設(shè)計(jì)思想，首次提出二元光學(xué)元件層次化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，包括：系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、組件級(jí)設(shè)計(jì)、元件設(shè)計(jì)和元件工藝模型的建立，以適應(yīng)二元光學(xué)元件集成化應(yīng)用的需要。
　　 首次提出了二元光學(xué)組件橫向設(shè)計(jì)技術(shù)的概念和方法。這是一種組件級(jí)集成設(shè)計(jì)方法，其特點(diǎn)是：以元件實(shí)際應(yīng)用時(shí)的狀態(tài)和位置為基礎(chǔ)，以多個(gè)二元光學(xué)元件（即組件）為對象進(jìn)行的設(shè)計(jì)。這樣能避免通常以單個(gè)二元光學(xué)元件為對象設(shè)計(jì)，在集成應(yīng)用時(shí)，由組裝帶來的對

3、位等調(diào)試誤差。
　　 基于光的標(biāo)量衍射理論和夫瑯禾費(fèi)近似的約束，推導(dǎo)出一種二元光學(xué)組件設(shè)計(jì)算法，并結(jié)合橫向設(shè)計(jì)技術(shù)，成功地設(shè)計(jì)出減法器組件，驗(yàn)證了本文提出的二元光學(xué)組件橫向設(shè)計(jì)技術(shù)和組件設(shè)計(jì)算法。
　　 借鑒光固化快速成型工藝，首次提出了一種二元光學(xué)元件加工工藝-----橫向加法光固化成型工藝。對工藝誤差進(jìn)行了分析和仿真，結(jié)果表明該工藝對工藝對準(zhǔn)誤差不敏感。這一工藝不僅能支持橫向設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)的組件加工，而且與微電子、微機(jī)

4、械加工工藝同屬加法工藝，具有良好的兼容性。
　　 采用虛擬數(shù)字掩模技術(shù)，研制出了二元光學(xué)元件加工設(shè)備。與常用的光固化成型設(shè)備比較，本設(shè)備不僅可控性能好，而且研發(fā)成本低。分析了設(shè)備系統(tǒng)誤差，以便在設(shè)計(jì)時(shí)考慮修正，提高元件加工精度。在該設(shè)備上制作出的光柵與傳統(tǒng)工藝在感光膠上制作的光柵進(jìn)行比較，結(jié)果表明，本文提出的加工工藝方法可行，設(shè)備能滿足實(shí)驗(yàn)要求。
　　 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中明確提出了二元光學(xué)元件工藝模型的建立概念。以菲涅爾透鏡工