留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

平面全息光栅曝光系统中的分光器件特性分析

姜岩秀 韩建 李文昊 巴音贺希格

姜岩秀, 韩建, 李文昊, 巴音贺希格. 平面全息光栅曝光系统中的分光器件特性分析[J]. 中国光学(中英文), 2015, 8(2): 241-247. doi: 10.3788/CO.20150802.0241
引用本文: 姜岩秀, 韩建, 李文昊, 巴音贺希格. 平面全息光栅曝光系统中的分光器件特性分析[J]. 中国光学(中英文), 2015, 8(2): 241-247. doi: 10.3788/CO.20150802.0241
JIANG Yan-xiu, HAN Jian, LI Wen-hao, Bayanheshig. Characteristic analysis for different beamsplitters of the plane holographic grating lithography system[J]. Chinese Optics, 2015, 8(2): 241-247. doi: 10.3788/CO.20150802.0241
Citation: JIANG Yan-xiu, HAN Jian, LI Wen-hao, Bayanheshig. Characteristic analysis for different beamsplitters of the plane holographic grating lithography system[J]. Chinese Optics, 2015, 8(2): 241-247. doi: 10.3788/CO.20150802.0241

平面全息光栅曝光系统中的分光器件特性分析

doi: 10.3788/CO.20150802.0241
基金项目: 国家重大科学仪器设备开发专项资助项目(No.2011YQ120023)
详细信息
    通讯作者:

    姜岩秀(1987—),女,吉林舒兰人,博士研究生,2006年于长春理工大学大学获得学士学位,主要从事变栅距全息光栅设计与制作技术研究。E-mail:jiangyanxiup@163.com

  • 中图分类号: O433.4

Characteristic analysis for different beamsplitters of the plane holographic grating lithography system

  • 摘要: 分光器件是全息光栅曝光系统中的关键光学元件,它将入射激光光束分成两束,两相干光束叠加后形成干涉条纹。曝光系统的稳定性不但影响干涉条纹对比度,还影响光栅衍射波前像差、杂散光水平以及光栅掩模刻槽质量。为了提高曝光系统的稳定性,分析入射光束角度偏离与两相干光束夹角(2<em>θ</em>)的关系,并结合干涉条纹周期公式,分别导出了以光栅和棱镜作为分光器件时入射激光束角度偏离量与待制作光栅空间相位差的解析表达式,据此分析了光栅和棱镜曝光系统的稳定性。结果表明,采用光栅分光的曝光系统的稳定性比棱镜分光曝光系统稳定性提高5~6个数量级,这对长时间曝光制作全息光栅具有实际意义。

     

  • 图 1  平面全息光栅干涉示意图

    Figure 1.  Setup of interference lithography(IL)

    图 2  不同分光器件分光光束角度变化比较

    Figure 2.  Angular variation comparison for different beamsplitters

    图 3  光束偏离与相干光夹角变化关系

    Figure 3.  Correlation between the interference angular variation and the angle alignment error

    图 4  不同分光器件引起两相干光夹角变化示意图

    Figure 4.  Angular variations for using the different beamsplitters

    图 5  不同分光器件干涉条纹空间相位差与干涉条纹周期的变化曲线

    Figure 5.  Phase distortion comparison due to the pattern period for different beamsplitters

    图 6  不同分光器件条件下光束偏离比较(n=0.25)

    Figure 6.  Allowable angular instability comparison for different beamsplitters when n=0.25

    图 7  分光光束衍射角随周期变化曲线

    Figure 7.  Curve of the diffraction angle due to the pattern period

    表  1  不同分光器件导致光栅空间相位差变化(以1 800 gr/mm为例)

    Table  1.   Phase distortion comparison between the cube and the grating beamsplitters for the same angle alignment error(1 800 gr/mm)

    Grating area/mm Cube beamsplitter(n) Grating beamsplitter(n)
    30°45°60°
    下载: 导出CSV
  • [1] [1] 孔鹏,巴音贺希格,李文昊,等.全息光栅非对称曝光显影的理论模拟及实时监测[J].光学学报,2010,30(1):65-69. KONG P, BAYANHESHIG, LI W H,et al.. Modeling and in-situ monitoring of the asymmetric exposure and development of holographic grating[J]. Acta Optica Sinica,2010,30(1):65-69.(in Chinese)
    [2] [2] 钱国林,李朝明,吴建宏,等.全息曝光条纹锁定系统特性研究[J].激光技术,2008,32(6):648-650. QIAN G L,LI CH M,WU J H,et al.. Study of characteristic of fringe locking system used to holographic exposure[J]. Laser Technology,2008,32(6):648-650.(in Chinese)
    [3] [3] SCHATTENBURG M L,CHEN C G. Progress towards a general grating patterning technology using phase-locked scanning beams[J]. SPIE,2002,4485:378-384.
    [4] [4] 祝绍箕.制作全息光栅的新装置[J].光学学报,1990,10(2):189-192. ZHU SH J. A new device for manufacturing holographic grating[J]. Acta Optica Sinica,1990,10(2):189-192.(in Chinese)
    [5] [5] 巴音贺希格,邵先秀,崔继承,等.制作平面全息光栅的离轴抛物镜/洛艾镜干涉系统[J].光学精密工程,2011,19(1):56-63. BAYANHESHIG,SHAO X X,CUI J CH,et al.. The off-axis parabolic/lioyd's mirror interferometric system for manufacturing plane holographic gratings[J]. Opt. Precision Eng.,2011,19(1):56-63.(in Chinese)
    [6] [6] HERSHEY R R,LEITH E N. Grating interferometers for producing large holographic gratings[J]. Applied Optics,1990,29(7):937-943.
    [7] [7] RUSHFORD M C,BRITTEN J A. Split-aperture laser pulse compressor design tolerant to alignment and line-density differences[J]. Optics Letters,2008,33(16):1902-1904.
    [8] [8] KONKOLA P,CHEN C G,Heilmann R,et al.. Beam steering system and spatial filtering applied to interference lithography[J]. J. Vac. Sci. Technol. B,2000,18(6):3282-3286.
    [9] [9] 徐福全,金陆,李文昊,等.曝光系统离焦对平面全息光栅衍射波前的影响[J].中国光学与应用光学,2008,1(1):57-61. XU F Q,JIN L,LI W H,et al.. Influence of defocus of exposure system on diffraction wavefront of plane holographic grating[J]. Chinese J. Optics and Applied Optics,2008,1(1):57-61.(in Chinese)
    [10] [10] 李朝明,吴建宏,陈欣荣,等.脉冲压缩光栅光学拼接方法研究[J].光学学报,2009,29(7):1943-1946. LI CH M,WU J H,CHEN X R,et al.. Research on the muti-exposure method to fabricate pulse compression masaicgrating[J]. Acta Optica Sinica,2009,29(7):1943-1946.(in Chinese)
    [11] [11] CHEN C G. Beam Alignment and image metrology for scanning beam interference lithography fabricating Gratings with namometer phase accuracy[D]. Boston:Massachusetts Institute of Technology,2003.
    [12] [12] ZHANG W,WU J H. New method for the fabrication of pulse compression grating[J]. SPIE,2006,6149:614921.
    [13] [13] 刘正坤,刘颖,邱克强,等.软X射线双频光栅设计及制作[J].光学精密工程,2013,21(7):1780-1785. LIU ZH K,LIU Y,QIU K Q,et al.. Design and fabrication of soft X-ray double frequency grating[J]. Opt. Precision Eng.,2013,21(7):1780-1785.(in Chinese).
  • 加载中
图(7) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  1800
  • HTML全文浏览量:  265
  • PDF下载量:  635
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-13
  • 录用日期:  2015-01-12
  • 刊出日期:  2015-04-25

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要通知

    2024年2月16日科睿唯安通过Blog宣布,2024年将要发布的JCR2023中,229个自然科学和社会科学学科将SCI/SSCI和ESCI期刊一起进行排名!《中国光学(中英文)》作为ESCI期刊将与全球SCI期刊共同排名!