基于俯视SEM图像的矩形光栅占宽比检测方法

提出了一种利用俯视SEM图像检测矩形光栅占宽比的新方法。对目标检测图像进行灰度轮廓预处理,接着进行基于动态规划和最小二乘样条逼近的边缘检测,最后按照设定的量化评价标准,计算出目标区域内的光栅占宽比的平均值和标准偏差。使用该方法不仅可以快速准确地计算出目标区域内的光栅占宽比和量化评价占宽比空间分布均匀性,也避免了具有破坏性的制样过程,弥补了传统断面测量方法的不足。编写了用于矩形光栅占宽比检测的图像处理软件GradUI。使用此软件对一组1 200 线/mm矩形光栅的俯视SEM图像进行检测分析,发现平均占宽比与灰度轮廓估算值的均方根偏差为0.017 3。结果表明,基于俯视SEM图像的矩形光栅占宽比检测方法是有效可行的,同时,也验证了软件的可靠性。     

HfO2顶层多层介质膜脉宽压缩光栅的离子束刻蚀

多层介质膜光栅是高功率激光系统的关键光学元件. 为了满足国内强激光系统的迫切需求,首先利用考夫曼型离子束刻蚀机开展了HfO₂顶层多层介质膜脉宽压缩光栅的离子束刻蚀实验研究. 采用纯Ar及Ar和CHF₃混合气体作为工作气体进行离子束刻蚀实验,获得了优化的离子源工作参数. 结果表明,与纯Ar离子束刻蚀相比,Ar和CHF₃混合气体离子束刻蚀时的HfO₂/光刻胶的选择比大. HfO₂的离子束刻蚀过程中再沉积效应明显,导致刻蚀光栅占宽比变大. 根据刻蚀速率分布制作的掩模遮挡板可以提高刻蚀速率均匀性,及时清洗离子源和更换灯丝,可保证刻蚀工艺的重复性. 利用上述技术已成功研制出多块最大尺寸为80 mm×150 mm、线密度1480线/mm、平均衍射效率大于95%的HfO₂顶层多层介质膜脉宽压缩光栅. 实验结果与理论设计一致,为大口径多层介质膜脉宽压缩光栅的离子束刻蚀提供了有益参考. 关键词： 光栅 多层介质膜 离子束刻蚀     

软X射线双频光栅剪切干涉法研究

本文中设计了一种利用软X射线双频光栅作为剪切干涉元件的剪切系统, 使剪切干涉法在软X射线波段得到了应用. 介绍了软X射线双频光栅的结构及衍射特性, 在同步辐射光束线对双频光栅的效率分布进行了测试实验, 两个剪切级次的效率比值高于75%, 干扰级次效率低于5%. 利用软X射线双频光栅为剪切干涉光学元件, 对待测靶进行了静态检测, 得到了对比度高, 稳定的干涉条纹, 验证了该方法在软X射线等离子体密度诊断中的可行性. 关键词： 双频光栅 剪切干涉仪 软X射线 等离子体诊断     

全息光刻中的驻波效应研究

对光刻胶内光强分布进行了计算与模拟, 结果表明, 来自基底的反射光与入射光干涉, 光强在垂直基底的方向上呈现强弱周期性变化, 即驻波效应. 进一步的分析与实验结果表明, 随着基底反射率的增加, 驻波效应变得严重, 进而影响光栅掩模的槽形、占宽比并限制线条高度. 为减弱驻波效应的影响, 尝试了使用减反射膜降低基底反射光强度, 实验结果表明, 在基底与光刻胶之间增加一层减反射膜吸收来自基底的反射光强度, 减弱驻波效应的效果显著. 关键词： 全息光刻 驻波 减反射膜     

用于位移传感器的全息平面变间距光栅设计与制作研究

简述了全息变间距光栅的几何理论.利用遗传算法对记录光路进行了优化计算，提出在目标函数中考虑记录参数误差的影响，推导了目标函数的积分形式，提高了计算效率.针对用于位移传感器的平面变间距光栅，分别计算了球面波干涉及球面波与非球面波干涉情况下的全息记录参数，给出了线密度误差曲线.制作出全息平面变间距光栅，并成功应用于位移传感器中. 关键词： 全息光栅 变间距光栅 遗传算法     

复杂分光仪器中的像差研究

为提高分光仪器的性能,采用两个椭球面镜和一个椭球面消像差光栅分光。光源发出的光线被第一个椭球面镜反射,产生特定的波前,经过光栅衍射以后,不同波长的光波被第二个椭球面镜汇聚到探测器的不同位置上。系统具有复杂的像差特性和成像特性,根据费马原理,参考第二代全息变线距光栅的制作光路和理论,建立坐标系,定义两个椭球面上的入射角和反射角,确定各元件的位置变量,确立基本几何关系,将光程函数分为两部分:由衍射引起的光程变化和几何位置引起的光程变化,将两部分都按级数展开,给出了高阶像差的解析形式。对于平面、柱面、球面光栅和反射镜也可以使用这些公式。像差的解析式和光路也可以用于各种分光仪器中。     

软X射线聚焦波带片相对衍射特性的实验研究

通过测量软X射线相位型和振幅型聚焦波带片的一级衍射强度,实验得到了自行研制的两种相位型软X射线聚焦波带片的相对衍射特性。测量实验装置简单,调节相对容易。选择合适的针孔大小可使得接收信号有足够的信噪比。对波带片聚酰亚胺衬底的厚度进行了归一化。分别将3个镍和锗波带片的一级衍射强度与金波带片进行了比较。在3.2nm工作波长,研制的镍、锗软X射线相位型波带片的平均一级衍射效率分别是软X射线振幅型金波带片一级衍射效率的1.60和1.26倍,与理论值1.77和1.34很接近。测试结果表明,我们制作的相位型波带片具有较高精度。     

用于光学位移传感器的新型数字编码光栅尺的制作

介绍了数字编码光栅尺的结构设计并提出一种制作方法.采用紫外对准光刻、全息光刻及湿法腐蚀结合在(100)硅片上制作母光栅尺,并以具有紫外固化特性的聚氨酯丙烯酸酯为材料,将母光栅尺复制到硬基底上.实验表明,该工艺可重复性高,复制光栅尺的衍射效率高于母光栅尺的90％,并能承受航空环境-55℃～70℃的高低温冲击.光栅尺的制作准确度满足传感器的要求,信号响应准确率100％.该方法可对具有准确度高、图形复杂、工作环境恶劣等特点的微纳米结构的制作提供借鉴.     

二维变线距光栅密度的检测

变线距全息光栅平面单色仪由于具有自动聚焦、消像差、高分辨率以及减少杂散光等能力，因而在同步辐射装置、激光核聚变装置以及太空望远镜等设备中有着重要的应用。由于变线距全息光栅的制作及检测存在着相当的难度，制约了变线距全息光栅的推广应用。因此，变线距全息光栅的制作及检测研究，具有十分重要的理论及应用意义。变线距全息光栅的制作必须有高精度的密度检测技术相配合。比如，在变线距全息光栅的制作过程中，需要对用于形成变线距光栅的全息干涉条纹的线密度进行检测；对于已经制成的变线距全息光栅的线密度也需要进行检测，以检查光栅的制作质量。因此，变线距全息光栅线密度的检测，对提高变线距全息光栅的制作质量起着十分关键的作用。文中给出了二维变线距光栅的密度描述公式，讨论了干涉条纹的物理意义；应用干涉云纹法和条纹图像处理技术，对二维变线距光栅的密度分布进行了检测研究，给出了光栅密度的全场分布，并讨论了检测精度。     

全息平面变间距光栅位移传感器研究

基于变间距光栅位移传感器的基本原理,研究了高线密度变化率全息平面变间距光栅的制作方法.所作的变间距光栅已应用在变间距光栅位移传感器中,原理样机测试结果表明,系统分辨率可以达到0.05 mm,相对误差可以控制在0.2% FS之内,优于设计指标.