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深凹球面网栅恒定曝光量激光直写控制实现

梁凤超

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梁凤超. 深凹球面网栅恒定曝光量激光直写控制实现[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(2): 381-386.
引用本文: 梁凤超. 深凹球面网栅恒定曝光量激光直写控制实现[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(2): 381-386.
shu
Liang Fengchao. Constant exposure dose control for laser direct writing of mesh in a deep concave spherical substrate[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(2): 381-386.
Citation: Liang Fengchao. Constant exposure dose control for laser direct writing of mesh in a deep concave spherical substrate[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(2): 381-386.
shu

深凹球面网栅恒定曝光量激光直写控制实现

  • 1.

    中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室,吉林 长春 130033

基金项目: 

国防科技预研基金（10.4.2.ZK1001）

详细信息
    作者简介:

    梁凤超（1978- ），男，副研究员，博士，主要从事计算机控制、光电仪器精密伺服控制方面的研究。Email：fcliang@yahoo.cn

  • 中图分类号: TP275

Constant exposure dose control for laser direct writing of mesh in a deep concave spherical substrate

  • 1.

    Key Laboratory of Optical System Advanced Manufacturing Technology,Chinese Acadamy of Sciences,Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Acadamy of Sciences,Changchun 130033,China

  • 摘要: 为在深凹球面内激光直写高质量网栅图形，必须实现写入过程恒定曝光量控制。首先介绍了深凹球面网栅激光直写设备原理，然后分析了任意纬线扫描运动状态，推导了工件尺寸、网栅参数、扫描速度间数学关系，最后建立了恒定曝光量扫描运动数学模型，开发了伺服控制软、硬件系统，确保了扫描角速度随纬度自动精确调整来保持线速度不变，实现了深凹球面网栅激光直写恒定曝光量控制，提高了写入线条质量。在矢跨比为0.31的深凹球面内制备了周期500 m的网栅，显影后测得线条线宽均匀，侧壁陡直，线宽误差1%，网格周期误差5%。
    Abstract: For the purpose of fabricating high-quality mesh in a deep concave spherical substrate by laser direct writing technique, the constant exposure dose control must be realized during the whole scanning process. Firstly, the principle of the equipment for fabricating mesh in a deep concave spherical substrate via laser direct writing technique was introduced. Then scanning motion states for writing arbitrary line of latitude were analyzed, and the formulas that expresses the mathematical relationships between the dimensions of the substrate, parameters of mesh and the scanning velocity were deduced. The mathematical model of scanning with constant exposure dose was built, and the servo control system including software and hardware was developed according to the mathematical model. The servo control system could tune the scanning angular velocity precisely according to the latitude of lines to maintain the linear velocity invariantly, so as to keep the exposure dose constant and improve the quality of lines. So far, constant exposure dose control was realized finally. Mesh with 500 m gridding period was fabricated in a deep concave spherical substrate with a rise-span ratio of 0.31. Lines on the substrate have good uniformity, steep and straight side walls parallel to each other after development, and errors of line width and gridding period are within 1% and 5%, respectively.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-15
  • 修回日期:  2012-07-30
  • 刊出日期:  2013-02-25

深凹球面网栅恒定曝光量激光直写控制实现

  • 1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室,吉林 长春 130033
    • 作者简介:

    梁凤超（1978- ），男，副研究员，博士，主要从事计算机控制、光电仪器精密伺服控制方面的研究。Email：fcliang@yahoo.cn

  • 收稿日期: 2012-06-15
  • 修回日期: 2012-07-30
  • 刊出日期: 2013-02-25
基金项目:

国防科技预研基金（10.4.2.ZK1001）

  • 中图分类号: TP275

摘要: 为在深凹球面内激光直写高质量网栅图形，必须实现写入过程恒定曝光量控制。首先介绍了深凹球面网栅激光直写设备原理，然后分析了任意纬线扫描运动状态，推导了工件尺寸、网栅参数、扫描速度间数学关系，最后建立了恒定曝光量扫描运动数学模型，开发了伺服控制软、硬件系统，确保了扫描角速度随纬度自动精确调整来保持线速度不变，实现了深凹球面网栅激光直写恒定曝光量控制，提高了写入线条质量。在矢跨比为0.31的深凹球面内制备了周期500 m的网栅，显影后测得线条线宽均匀，侧壁陡直，线宽误差1%，网格周期误差5%。

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