用于衍射空间成像的连续变空频干涉光刻技术

摘要

由于数字像素全息图的光栅像素尺寸小、所含空间频率高,因此,系统对连续变频机械结构设计、光刻稳定性、能量利用率等方面都必须综合考虑.目前,实现连续变空频干涉条纹光刻具有一定难度.该文设计了空间光调制器(LCD-SLM)的双光束干涉光刻系统,将LCD-SLM置于Fourier变换透镜的前焦面,在后焦面上双光束聚焦干涉得到微小干涉点(光栅像素点).系统能够实现干涉点空频实时连续地改变,且结构简单经济,稳定性好,光刻图像分辨率高及可调,形成的光刻点阵具有衍射空间成像的优点.相对光栅型分光干涉光刻系统,采用Fourier变换干涉法的光刻系统能量利用率较低,系统适合光刻图像面积较小的数字像素全息制作,尤其适合于制作激光衍射再现的隐性加密信息的空间成像.文中推导了点光栅空频和取向的具体计算公式,编写了相应的控制程序,给出了实验结果.在附件1中,还进行了具有非对称槽型的衍射光栅的实验制作,给出了理论分析和实验结果.该工艺对今后研制不同槽型分布的衍射光栅元件提供了参考.文中以色分离光栅为具体的例子,实现二元光学器件的直写.该方法不存在传统的时准套刻法的对准误差影响,也避免了灰度掩模技术对大视场成像要求高的缺点.

目录

文摘

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一、引言

1.1数字像素全息系统的回顾

1.11分束镜—反射镜分光系统

1.12光栅分光系统

1.2本文主要内容和创新点

二、续变空频数字像素全息原理

2.1数字像素全息记录原理

2.2数字像素全息衍射特性

2.3数字像素全息空间成像的设计方案

2.4连续变频干涉光刻系统

2.41系统的光学结构

2.42点光栅条纹结构

2.5系统软件介绍

三数字像素全息的光刻实验

3.1聚焦面的调整

3.2数据处理

3.3数据文件的定义和读写

3.4连续变空频数字像素全息的制作

3.41连续变空频图形的再现

3.42连续变空频取向图形的再现

3.43复合式图形的再现

3.5影响记录品质因素的分析

3.6记录材料

四、结论与展望

4.1结论及进一步研究方向

4.2应用前景

附件A1：一种非对称槽型光栅的激光直写的工艺研究

A1.1二元光学器件制作工艺

A1.2色分离光栅的设计

A1.3光栅的衍射效率

A1.4灰度狭缝扫描系统

A1.41双远心光路

A1.42系统的光路结构

A1.5色分离光栅的制作

A1.51灰度狭缝的制作

A1.52实验结果及误差分析

A1.6结论

A1.7进一步研究方向

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢