飞秒激光在铽镓石榴石中的光刻光波导

飞秒激光光刻是一种灵活的三维光子器件制作方法。由于铽镓石榴石具有法拉第效应,具有广泛的应用,利用中心波长为800nm,重复频率为1kHz的飞秒激光,在磁致旋光晶体铽镓石榴石中刻写了双线型和压低圆包层两种光波导,重构了激光诱导折射率改变的分布和测试了光波导的传输损耗。双线型波导具有偏振依赖的导光特性,圆包层波导则不存在偏振依赖的导光特性。对于双线型波导,横电(TE)模和横磁(TM)模相位完全失配,在外加磁场下,导模的偏振面不会发生旋转,光刻的圆包层波导的导模的偏振面能够发生磁致旋转。铽镓石榴石中的双线型和圆包层波导可以作为波导偏振器和磁旋光器件,在集成光学上有潜在的应用价值。     

极紫外投影光刻物镜设计

极紫外投影光刻用14 nm波长的电磁辐射,可以在实现高分辨率的同时保持相对较大的焦深,有希望成为制造超大规模集成电路的下一代光刻技术.极紫外投影光刻工作于步进扫描方式,采用全反射、无遮拦、缩小的环形视场投影系统.无遮拦投影系统的初始结构设计困难且重要.介绍了一种近轴搜索方法,该方法引入了像方远心、物方准远心、固定放大率、Petzval条件和物像共轭关系等约束,通过计算确定第一面反射镜、最后一面反射镜、光阑所在反射镜的曲率,以及物距和像距.编写了近轴搜索程序,搜索出仞始结构.从初始结构出发,优化得到两套物镜,一套由四反射镜组成的系统,数值孔径0.1,像方视场26 mm× 1 mm,畸变10 nm,分辨率优于6000 cycle/mm.一套系统由六反射镜组成,数值孔径0.25,像方视场26 mm×1 mm,畸变3 nm,分辨率优于18000 cycle/mm.     

i线投影光刻曝光系统的光学设计

叙述具有同轴对准特性的光学投影物镜双远心结构和均匀照明光学系统原理。为了满足ｉ线光刻所需的光学传递函数要求，讨论了光刻分辨率和数值孔径的关系。设计了一种新的双远心投影物镜，其数值孔径ＮＡ＝０．４２，放大倍率Ｍ＝－１／５，像场尺寸１５ｍｍ×１５ｍｍ（直径２１·２ｍｍ），共轭距Ｌ＝６０２ｍｍ。用光学设计程序ＺＥＭＡＸ－ＸＥ计算此ｉ线物镜的像质。设计结果说明，整个视场内波差＜λ／４，ＭＴＦ＞０．５５，当空间频率为７１５ｐａｉｒｌｉｎｅｓ／ｍｍ，使用波长为３６５士３ｎｍ时。可以实现０．７μｍ光刻分辨率；照明均匀器，由８１个小方型透镜组成一方列阵。用本文模拟计算软件ＯＰＥＮＧ计算被照像平面上的光能分布，说明实际系统的照明不均匀性为土２％。     

数字灰度光刻成像物镜设计

为了研究数字灰度光刻成像系统中栅格效应对像质的影响.在成像系统优化参量已有的研究基础上,综合考虑工作效率、光刻准确度、加工制造成本等因素,设计了一种能够有效消除数字灰度光刻成像栅格效应的光刻物镜.此光刻物镜技术指标为,数值孔径NA＝0.3,工作波长λ＝442 nm,倍率10×,分辨率R≤1.2 μm,焦深4 μm,且镜片数量少,光学加工、光学校装公差要求低.结果表明,该镜头完全满足数字灰度光刻高质量成像的需要.     

变焦扩束系统的光学设计

利用几何光学理论,详细分析变焦扩束系统的两,工结合实例,指出在进行光学设计时选取参数的依据。     

三光束激光干涉光刻的实现方法

分析了多光束空间分布产生的误差对图形的影响,通过计算优化得到三光束产生的干涉图形在整个面内有着更好的图形稳定性。利用氦镉激光光源通过特定的光学系统形成空间分布近似旋转对称的三束光, 对光致抗蚀剂进行干涉曝光,制作出了周期600 nm、高度350 nm的蜂窝状点阵,测量结果表明该系统具有很好的图形重复性和稳定性,同时降低了对于光学光路的精密性要求。     

百焦耳KrF激光器腔体的设计和激光实验

1990年原子能科学研究院建成一台百焦耳KrF激光器,最大能量输出达106焦耳。本文介绍激光器腔体主要结构参数的选定和激光实验。     

基于软光刻的片间光学互连线路

设计并试制了由软光刻法转印,可敷设在印刷电路板上用于芯片间互连的光学互连线路。提出了一种新颖的端口耦合结构,并发现在耦合适配段长度与接收窗口的长度比值为12∶1时耦合效率最佳,且该耦合结构有效降低了对安装精度的要求;分析了该光学互连线路在交叉布线时的基本准则,获得对于不同横截面矩形波导结构在交叉布线时呈现的串扰与交叉角度的相关性,并发现在强束缚下交叉角度大于54°的交叉结构都能达到低串扰(小于-30 dB)。采用软光刻技术制作了上述高聚物波导光学互连线路元件,实验测量结果与设计数据符合较好。与传统的光刻或激光直写技术相比,软光刻转印具有制作简单,易于实现高聚物三维结构的大批量高精度复制。     

用于数字光刻的非对称式投影物镜设计

针对DMD数字光刻,利用ZEMAX光学设计软件,设计出了一套适用于型号 0.7XGA DMD的10片式光刻投影物镜。该物镜采用非对称性结构,前组为改进的三分离物镜,后组为匹兹伐物镜加平像场镜,分辨率为2 m,近轴放大倍率为-0.15,像方数值孔径NA为0.158,全视场波像差小于/20 ,畸变小于0.014%,焦深为20 m,通过各项评价可知系统已经达到了衍射极限。在对该镜头进行公差分析后,利用Monte Carlo方法,模拟组装加工了100组镜头,得到90%的镜头MTF＞0.46,50%的镜头MTF＞0.51,证明了这种非对称性结构加工和校装的可能性。     

激光共聚焦近红外荧光扫描系统光学设计

为了实现对近红外荧光的高分辨率扫描,设计了工作在近红外光谱区的激光共聚焦光学系统。采用结构简单的凹凸双透镜物镜实现了照明光路和发射光路的设计,并采用Zemax软件进行了光学设计和仿真。实验表明:照明光路的聚焦弥散斑小于1 m,照明针孔处的聚焦光斑小于40 m,满足照明针孔的尺寸要求;发射针孔处的聚焦光斑小于10 m,满足探测针孔尺寸要求;同时照明光路和发射光路的MTF曲线的截止频率都分别满足其衍射极限分辨率的要求,照明光路在全视场空间分辨率420 lp/mm处MTF0.08,发射光路在全视场空间频率400 lp/mm处MTF0.07。     

电子束重复增量扫描曝光技术

 提出了电子束重复增量扫描曝光技术新概念,对吸收能量密度与深度和曝光剂量之间的关系、溶解速度与吸收能量密度之间的关系进行了理论分析,发现溶解速度随曝光剂量增加而增大。以此为依据,在SDS-3型电子束曝光机上采用20 keV能量的电子束对570 nm厚的聚甲基丙烯酸甲酯进行了7次重复增量扫描曝光实验,得到了轮廓清晰的梯锥和圆锥3维结构,证明了电子束重复增量扫描曝光技术的可行性,为电子束加工3维结构提供了新工艺。     

电子束重复增量扫描曝光技术

提出了电子束重复增量扫描曝光技术新概念,对吸收能量密度与深度和曝光剂量之间的关系、溶解速度与吸收能量密度之间的关系进行了理论分析,发现溶解速度随曝光剂量增加而增大。以此为依据,在SDS-3型电子束曝光机上采用20 keV能量的电子束对570 nm厚的聚甲基丙烯酸甲酯进行了7次重复增量扫描曝光实验,得到了轮廓清晰的梯锥和圆锥3维结构,证明了电子束重复增量扫描曝光技术的可行性,为电子束加工3维结构提供了新工艺。     

准分子激光光束均匀性的评价指标研究

详细研究了准分子激光光束均匀性的各项评价指标,加工窗口描述了加工任务本身对光束均匀度的要求;能量分数回答了具体加工窗口即均匀度要求下的能量利用率问题;平顶因子则描述了整个光斑能量分布范围内的均匀性问题。利用激光波面分析仪对不同均匀器所获得的均匀光束进行评价比较,蝇眼透镜均匀器能量利用率高,整个光斑内的均匀效果好,但最佳均匀截面的位置动态范围小;组合棱镜均匀器均匀截面动态范围大,但整体均匀效量较差。     

基于伽利略结构的二级激光扩束系统的设计

针对高倍率扩束系统设计要求(即轴上和轴外像差都得到较好的校正),从三级像差理论出发,设计了一种新型的40^×高倍率激光扩束系统。该系统是基于简单的伽利略结构并通过二级扩束系统来实现的,系统包括4片透镜,通过引入2个二次非球面、 2个反射镜或1个棱镜来折叠光路。利用CODE V光学设计软件给出了该系统的光学结构参数和外形结构图,并进行了像质评价。结果表明：该系统结构简单,设计难度小,成本较低,像质好,性能优良,是一种可以被广泛采用的高倍率激光扩束系统。     

Electron beam lithography designed chemical nanosensors based on localized surface plasmon resonance

Efficient nanochemosensors designed by electron beam lithography and based on localized surface plasmon resonance excited on noble metal nanocylinders are presented. Using localized surface plasmon resonance spectroscopy, we report here a high sensitivity corresponding to a density of about 18 × 10⁻²¹ mol of adsorbate per nanocylinders, we present the results obtained with gold and silver nanoparticles. This detection corresponds to less than one monolayer of molecules adsorbate on the nanoparticle. Additionally a subsequent layers deposition of polyelectrolytes is used to detect very thin polymer films. Although the results presented in this work are far from conclusive, the advantages of these nanochemosensors discussed here open the possibilities of further developments in a wide range of chemical and medical applications.     

Diffractive phase element for shrinking focal spot diameter: Design, fabrication, and application to laser beam lithography

A diffractive phase element (DPE) capable of shrinking the main-lobe of the focal spot of an incident beam has been developed. The DPE is expected to be used in laser beam lithography to improve the resolution. Special constraints, which force the focal spot to be small while permitting increase of the side-lobes, are introduced in the design of the DPE using an iterative method based on the Gerchberg-Saxton algorithm. Two kinds of DPEs are fabricated by a laser beam lithography system of our own composition and their performances are experimentally measured. The minimum line width obtained by the system is improved from 1.2 μm to 1.0 μm with the fabricated DPE. Focal depth of the focusing system is discussed.     

神光-Ⅲ 3ω光路自动准直系统设计

基于闭环反馈控制理论，对神光-Ⅲ 3ω光源自动准直系统进行设计，分析系统的工作原理、控制算法和软件控制流程。对准直过程中电动控制对于控制结果影响的变化规律建立了数学模型，旨在克服俯仰和方位相互联动对准直精度的影响。采用二维镜架自动准直方案，使准直偏差在预定调整范围内不断收敛。神光-Ⅲ调试现场的准直结果证明：该自动准直系统达到了设计要求，即自动准直系统在半小时内完成8路光束的光束准直，其角度误差≤5.0%/空间滤波器小孔直径,平移误差≤1.0%(光束近场直径精度)。     

Design of a Reflective Aspherical Surface of a Compact Beam-Shaping Device

A compact beam-shaping device with a reflective aspherical surface is proposed. The device converts a circular symmetric Gaussian beam from a laser into a uniform distribution on a target plane. The device consists of a laser, a reflective aspherical surface formed on the base plane inclined by 45° against the optical axis, and a spacer. The surface is designed for an optical device used as a transmitter of indoor wireless optical communication, which is one of the promising applications. The designed surface is obtained by approximation using polynomial. Beam shaping of a simulated surface and a uniform intensity distribution on the target plane is obtained. The intensity distribution generated by the surface is numerically simulated and evaluated if the surface is misaligned. It is clarified that the generated distribution is tolerable for the misalignment.     

电阻热蒸发镀膜与电子束蒸发镀膜对纳米球刻蚀方法制备二维银纳米阵列结构的影响

在使用纳米球刻蚀法制备二维银纳米点阵的过程中,使用不同的镀膜方法在同样的模板上得到了不同形貌的银纳米阵列结构.使用电阻热蒸发镀膜方法获得了六角排列的银纳米三角形阵列结构,使用电子束蒸发镀膜方法则获得了六角排列的银纳米环阵列结构.研究表明,沉积纳米粒子的粒径、表面纳米曲率效应和热能是形成不同结构形貌的纳米阵列结构的关键因素. 关键词： 银纳米阵列 电阻热蒸发 电子束蒸发 纳米球刻蚀     

高功率准分子激光系统光学设计

回顾并介绍了高功率准分子激光系统设计中需要综合考虑的两项主要技术——像传递技术和角多路技术。讨论了照明方式和激光振荡源的光束整形在激光系统成像光路设计中的重要作用,对多路放大技术及角多路放大技术形式进行了系统分析。多路激光非相干合束是角多路技术和成像技术对高功率准分子激光系统光学设计提出的特殊要求,在简要分析了透射阵列和反射式望远物镜两种实现多路激光合束的打靶光学系统基础上,提出了一种利用反射式打靶光学系统和一套光学延迟线阵列来同时实现角多路编码和解码的新型光路布局,给出了初步设计方案。