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提升全息光栅掩模占空比均匀性的曝光系统

光学学报 2023年第8期43卷 288-295页

作者：许晨璐赵宇暄冒新宇曾理江清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 北京至格科技有限公司北京100089

在基于衍射光栅光波导的增强现实近眼显示设备中,光栅的占空比均匀性对成像均匀性影响很大。提出一种提升全息光栅掩模占空比均匀性的罗艾镜曝光系统,该系统采用移动挡板和改变干涉场光强的方法,来补偿全息曝光时高斯光束光强不均匀导... 详细信息

在基于衍射光栅光波导的增强现实近眼显示设备中,光栅的占空比均匀性对成像均匀性影响很大。提出一种提升全息光栅掩模占空比均匀性的罗艾镜曝光系统,该系统采用移动挡板和改变干涉场光强的方法,来补偿全息曝光时高斯光束光强不均匀导致的光栅掩模占空比不均匀。实验中使用该方法制备的光栅,其占空比的极差相比用传统罗艾镜曝光系统制作的光栅降低了66%以上;制成的衍射光波导片的纯色屏幕的均匀性至少提升30%。

关键词：光栅全息曝光占空比衍射光波导成像均匀性

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全息拼接光栅的误差研究

激光技术 2013年第6期37卷 747-751页

作者：钱国林李朝明陈新荣邹文龙吴建宏苏州大学信息光学工程研究所苏州215006 苏州市职业大学电子信息工程学院苏州215104

为了制作大面积拼接光栅,对全息光栅拼接误差进行了分析。利用参考光栅与光场光栅形成的莫尔条纹来控制拼接光栅位置和误差,确定了参考光栅莫尔条纹间距、倾斜度及相位与拼接光栅位置之间的关系。研究了参考光栅面和拼接光栅基片不平行... 详细信息

为了制作大面积拼接光栅,对全息光栅拼接误差进行了分析。利用参考光栅与光场光栅形成的莫尔条纹来控制拼接光栅位置和误差,确定了参考光栅莫尔条纹间距、倾斜度及相位与拼接光栅位置之间的关系。研究了参考光栅面和拼接光栅基片不平行时莫尔条纹与拼接光栅条纹的相位一致性,计算了光程差漂移对拼接光栅相位对准误差的影响,分析了工作平台移动对光栅拼接误差的影响。得出光栅拼接总误差为0.15λ,该误差接近光栅拼接精度要求,通过实验验证了全息光栅拼接误差分析的正确性。结果表明,利用参考光栅进行全息光栅拼接是可行的。全息拼接光栅的误差分析为制作米量级高精度拼接光栅提供了理论支持。

关键词：全息光栅拼接全息曝光莫尔条纹条纹锁定

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自由电子激光器用极紫外波段平面变栅距光栅

光学精密工程 2015年第8期23卷 2117-2124页

作者：姜岩秀巴音贺希格赵旭龙杨硕吴娜中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

针对极紫外波段自由电子激光器（大连相干光源,DCLS）对高分辨能力平面变栅距光栅的需求,基于光程差以及像差原理构建了极紫外平面变栅距全息光栅。采用改进的局部优化算法给出了平面变栅距光栅的记录参数,利用全息曝光技术在硅光栅基... 详细信息

针对极紫外波段自由电子激光器（大连相干光源,DCLS）对高分辨能力平面变栅距光栅的需求,基于光程差以及像差原理构建了极紫外平面变栅距全息光栅。采用改进的局部优化算法给出了平面变栅距光栅的记录参数,利用全息曝光技术在硅光栅基底上制作了中心刻线密度为600gr/mm、占宽比为0.46、槽深为550nm、有效刻划面积为30mm×30mm的极紫外平面变栅距全息光栅。采用Littrow衍射法测量了平面变栅距光栅的刻线密度,并基于像差理论分析了平面变栅距光栅的理论分辨能力。结果表明：制作的600gr/mm平面变栅距光栅在有效面积内的刻线密度误差小于0.175gr/mm,在极紫外波段（50-150nm）的分辨能力大于12 000,满足自由电子激光器的设计要求。提出的设计及制作方法为制作高质量平面变栅距光栅提供了理论及技术保障。

关键词：自由电子激光器平面变栅距光栅全息曝光刻线密度误差分辨能力

零差移频式干涉图形相位锁定系统的超精密控制

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光学精密工程 2017年第5期25卷 1213-1221页

作者：王磊杰张鸣鲁森朱煜杨开明清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

利用全息曝光法制造大口径全息平面光栅时,常引入零差移频式干涉图形相位锁定系统来提高全息曝光质量。本文针对直接影响最终干涉曝光精度的系统控制精度开展研究。首先,介绍了新型的零差移频式干涉图形锁定系统的原理和结构,在系统理... 详细信息

利用全息曝光法制造大口径全息平面光栅时,常引入零差移频式干涉图形相位锁定系统来提高全息曝光质量。本文针对直接影响最终干涉曝光精度的系统控制精度开展研究。首先,介绍了新型的零差移频式干涉图形锁定系统的原理和结构,在系统理论建模及模型辨识的基础上,针对非线性系统模型进行了高阶线性化拟合,并结合系统振动测试实验结果,设计了系统控制器。然后,对设计的控制器进行了实际控制调试,实现了系统的超精密控制。最后,针对系统控制误差纹波,采用频域分析方法揭示了影响系统控制精度的主要因素,提出了未来提升系统控制精度的方法。测试结果显示:系统相位锁定控制精度可达±0.046 1rad(3σ)且以高频误差纹波形式呈现。分析了高频误差纹波的成因,指出受系统噪声、延迟、控制器参数等因素限制,控制器很难完全抑制频段跨度大而连续的高频微振动引起的干涉图形相位漂移。

关键词：全息曝光零差移频式干涉图形相位锁定系统系统辨识高阶线性拟合微振动 PID控制

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软X射线双频光栅设计及制作

光学精密工程 2013年第7期21卷 1780-1785页

作者：刘正坤刘颖邱克强徐向东付绍军中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029

以软X射线双频光栅作为剪切干涉元件,研究了剪切干涉法在激光等离子体诊断实验中的应用。为提高实验成功率,研究了双频光栅栅线的平行度及光栅效率。根据软X射线双频光栅栅线平行度与剪切干涉系统的干涉图像的关系,理论计算得出光栅平... 详细信息

以软X射线双频光栅作为剪切干涉元件,研究了剪切干涉法在激光等离子体诊断实验中的应用。为提高实验成功率,研究了双频光栅栅线的平行度及光栅效率。根据软X射线双频光栅栅线平行度与剪切干涉系统的干涉图像的关系,理论计算得出光栅平行度的指标要求。在全息曝光工艺中,通过衍射光斑位置检测法和莫尔条纹法确认光栅平行性,保证光栅平行度达到0.01°。利用合肥国家同步辐射实验室计量站对双频光栅的两组-1级衍射效率进行测试。测试结果显示,光栅平行性满足系统要求,光栅的两组-1级衍射效率均达到10%。软X射线双频光栅剪切干涉实验结果表明,双频光栅平行度及衍射效率满足激光等离子体诊断实验需求。

关键词：软X射线双频光栅全息曝光剪切干涉仪

大功率波长稳定半导体激光器中全息光栅的制备

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大功率波长稳定半导体激光器中全息光栅的制备

作者：郭海侠长春理工大学

学位级别：硕士

半导体激光器以其体积小、效率高等优良特性在激光通信、激光泵浦等诸多领域占据着至关重要的地位。但是,随着应用的日益广泛,半导体激光器的激射波长的稳定性低的问题逐渐出现在研究者们的视野。为了解决上述问题,DFB(分布反馈)激光器... 详细信息

半导体激光器以其体积小、效率高等优良特性在激光通信、激光泵浦等诸多领域占据着至关重要的地位。但是,随着应用的日益广泛,半导体激光器的激射波长的稳定性低的问题逐渐出现在研究者们的视野。为了解决上述问题,DFB(分布反馈)激光器、DBR(分布布拉格反射)激光器等相继出现。考虑到DFB激光器的体积小,波长稳定性好的优点,以及nm808半导体激光器在激光泵浦中具有非常广泛的应用,本文主要设计并制作了大功率nm808 DFB半导体激光器。通过对大功率808LDnmDFB?的相关理论进行的系统分析,并考虑到了光电转化效率、输出线宽、温漂系数等相关参数,结合耦合模理论以及传输矩阵法,初步确定了光栅的参数,如:长度L、衍射级数m、周期Λ、占空比σ、凹槽深度dg。随后,利用激光干涉全息曝光和湿法腐蚀工艺制作出适用于大功率808LDnmDFB?中的GaPInGaAs/PInGa/P多膜光栅,利用SEM(扫描电子显微镜)、AFM(原子力显微镜)分析了所制备的全息光栅,在最佳实验环境下,光栅的表面均匀、光栅形状接近于正弦形。光栅的阶数为2,长度为3mm,周期为nm8.242,占空比为25.0,凹槽深度为nm40。所制备的大功率808nmDFB激光器的输出功率为2W,条宽为200μm,腔长为3mm,阈值电流为A52.0,波长漂移系数为K/nm075.0,斜率效率为A/W67.0。

关键词：高功率 Bragg光栅全息曝光 DFB

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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微柱透镜阵列的全息-光刻胶热熔制作技术

微细加工技术 2006年第4期 17-20页

作者：任智斌姜会林付跃刚张磊田继文齐向东李文昊长春理工大学光电工程学院长春130022 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为改善微柱透镜阵列的制作技术、消除光刻工艺对光刻掩模版的依赖,研究了利用全息-热熔技术制作微柱透镜阵列的新方法,即首先采用了全息技术进行曝光,然后利用光刻胶热熔技术在K9玻璃基底上制作出了面形良好的微柱透镜阵列。实验结果表... 详细信息

为改善微柱透镜阵列的制作技术、消除光刻工艺对光刻掩模版的依赖,研究了利用全息-热熔技术制作微柱透镜阵列的新方法,即首先采用了全息技术进行曝光,然后利用光刻胶热熔技术在K9玻璃基底上制作出了面形良好的微柱透镜阵列。实验结果表明,进行全息曝光并显影后,能够在光刻胶表面产生良好的正弦阵列表面结构,之后采用光刻胶热熔技术可将光刻胶的正弦阵列结构转变为微柱透镜阵列,且实验结果良好。

关键词：微柱透镜阵列全息曝光光刻胶热熔

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分布反馈量子级联激光器的光栅制备

功能材料与器件学报 2009年第5期15卷 471-476页

作者：李耀耀徐刚毅张永刚李爱珍魏林中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海市200050 中国科学院研究生院

利用全息曝光方法制备了分布反馈量子级联激光器的光栅掩模,选择和发展了恰当的用于InGaAs/InP材料的光栅腐蚀优化工艺,得到腐蚀规律,讨论了腐蚀机制。在量子级联激光器的InGaAs/InP层上制备光栅得到分布反馈量子级联激光器,其单模特性... 详细信息

利用全息曝光方法制备了分布反馈量子级联激光器的光栅掩模,选择和发展了恰当的用于InGaAs/InP材料的光栅腐蚀优化工艺,得到腐蚀规律,讨论了腐蚀机制。在量子级联激光器的InGaAs/InP层上制备光栅得到分布反馈量子级联激光器,其单模特性较好,信噪比大于30dB。

关键词：分布反馈激光器全息曝光光栅制备

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高衍射效率浸没光栅研究

高衍射效率浸没光栅研究

作者：黄爽爽苏州大学

学位级别：硕士

采用高分辨率成像光谱仪对CO2等温室气体浓度的监测已逐渐成为各国研究的重点,高效率浸没光栅是高分辨率成像光谱仪的关键元件,因此开展浸没光栅研究具有重要的意义。围绕全息离子束刻蚀法制作高衍射效率浸没光栅,进行了理论分析与工艺... 详细信息

采用高分辨率成像光谱仪对CO2等温室气体浓度的监测已逐渐成为各国研究的重点,高效率浸没光栅是高分辨率成像光谱仪的关键元件,因此开展浸没光栅研究具有重要的意义。围绕全息离子束刻蚀法制作高衍射效率浸没光栅,进行了理论分析与工艺探究。主要工作有如下几个方面:首先,介绍了浸没光栅的基本概念和国内外浸没光栅的研究进展,然后介绍了光栅的制作方法。其次,介绍了时域有限差分（FDTD）理论。设计了四种用于不同波段的浸没光栅,光栅槽形为矩形和梯形。以衍射效率为评价函数对光栅占宽比和槽深这两个槽形参数进行优化设计,给出其占宽比和槽深范围。考虑到实际制作过程中光栅侧壁倾斜的影响,对不同梯形底角的浸没光栅,分析梯形底角从80°到88°范围内变化时对衍射效率的影响,对于强CO2带梯形槽形浸没光栅结构,梯形底角在80°至88°范围内时,衍射效率高于70%区域的占宽比范围为0.53-0.65,槽深范围在810-1150nm,为后续的实验制作提供理论指导。第三,实验探究了石英、K9玻璃以及S9912正性光刻胶这三种材料的刻蚀均匀性、刻蚀速率以及刻蚀选择比等重要刻蚀参数,得到了在不同的工作气体流量下的刻蚀速率、刻蚀均匀性、刻蚀选择比等数据。在此基础上,实验探究了全息曝光过程中曝光光强、曝光时间以及显影时间对光刻胶掩模占宽比和槽深的影响,制作出满足刻蚀所要求的光刻胶掩模,分析了离子束刻蚀过程中掩模和光栅占宽比变化。最后,通过大量实验的工艺探究,制作了强CO2带浸没光栅样品,分析了底部圆角、底部凹陷以及侧壁横向刻蚀这些异常刻蚀现象对衍射效率的影响。

关键词：浸没光栅全息曝光离子束刻蚀衍射效率