全息微光刻中全息掩模衍射特性的理论研究

通过耦合波理论分析，使用矩阵转换方法，对全息光刻中全息掩模衍射效率进行数值模拟计算，得出了影响全息掩模衍射特性的因素主要是显影前后记录材料平均介电常数的改变、介质的膨胀与收缩以及非共轭再现等，为实验研究提供了理论依据．     

影响全息光刻图形质量的因素

使用矩阵转换方法,对全息光刻中全息掩模衍射效率进行了数值模拟计算,讨论了记录介质显影前后特性的改变和再现时全息掩模复位精度对光刻图形质量的影响,并找出了影响图形质量的主要因素.在此基础上设计了实验系统,最后得到了分辨率基本上只受初始光掩模分辨率限制的光刻图形.     

影响全息光刻图形质量的因素

使用矩阵转换方法,对全息光刻中全息掩模衍射效率进行了数值模拟计算,讨论了记录介质显影前后特性的改变和再现时全息掩模复位精度对光刻图形质量的影响,并找出了影响图形质量的主要因素.在此基础上设计了实验系统,最后得到了分辨率基本上只受初始光掩模分辨率限制的光刻图形.     

激光全息用于微电子领域发展潜力的简析

激光技术已广泛应用于微电子领域大规模集成电路生产的各个环节。本文以激光全息光刻、激光全息掩模和激光干涉成像光刻为切入点,对激光全息用于微电子领域的潜力作一分析。     

无掩模全息衍射光栅的形成

本文主要讨论利用激光的光化学反应,在Ag金属膜表面、GaAs半导体表面无掩模全息衍射光栅的形成。     

镀铬基片全息光栅光刻胶掩模槽形参量光谱检测方法

为了检测全息光栅掩模槽形,运用严格耦合波理论(RCWT)分析镀铬基片光栅光刻胶掩模反射0级衍射效率光谱曲线与槽形参量的关系。测量了400~700 nm波长范围内60°入射角条件下的镀铬基片全息光栅光刻胶掩模反射0级衍射效率光谱曲线。将实验曲线与不同槽形参数对应理论曲线相减、求标准差进行匹配,标准差最小者为匹配结果,从而找到被测掩模的槽深和占宽比(光栅齿宽占光栅周期的百分比)。结果表明,该方法图形匹配速度快,误差容限大,匹配结果与电镜结果相符。对于要求同时检测矩形或接近矩形槽形的全息光刻胶光栅掩模的槽深和占宽比,该方法完全适用。     

激光全息光刻技术及其应用

论述了激光全息光刻技术的基本原理、发展状况和在制备衍射光栅及场发射平板显示器等光电子器件方面的应用。     

基于DMD的数码全息光刻系统

利用DMD空间光调制器与计算机的良好接口和控制系统的可编程性,将其作为二维图像发生器介入激光直写系统;采用高质量相机镜头,设计了基于DMD数字微镜的激光面阵干涉成像系统和相关的光刻软件,并进行了实验,制作了缩微图像、数字掩模灰度图像和激光数码全息图像等.     

全息光学元件的光学传递函数测量

本文讨论了用He-Ne激光器作光源,在光学传递函数仪上测量全息光学元件的单色光学传递函数的理论,指出激光强度(振幅)高斯分布的影响相当于在被测件出瞳上附加了一个掩模,只要在测量中采取适当的措施,就可大大减小掩模的影响,从而克服了全息光学元件色差大,衍射效率低,不能用普通光源测量其光学传递函数的困难。同时,通过对普通标准物镜的对比测量,说明用相干点光源在传函仪上测量光学传递函数也是可行的。这一结论为一些特殊光学系统的光学传递函数测量提供了一个有效方法。     

干涉条纹相位变化对平面全息光栅曝光的影响

为更好地评价平面全息光栅曝光系统的性能,了解干涉条纹相位变化对光栅制作的影响,基于曝光量表达式,结合光栅掩模槽形二元模型,采用理论分析和数值计算的方法,分析了条纹相位变化对曝光对比度、光栅掩模槽形和曝光量相位的影响。各种形式的干涉条纹低频漂移均会降低曝光对比度,导致掩模槽形的可控性下降,其影响具有一致性;为保证曝光对比度达到0.95,低频漂移均方根值应控制在0.05个条纹周期以内;小幅值高频振动对光栅曝光的影响可以忽略;低频漂移造成的曝光量相位误差不影响光栅的衍射特性。结果表明,为获取合格的光栅掩模,应控制光刻胶非线性和曝光量的匹配关系,并将干涉条纹低频漂移均方根值控制在1/20条纹周期以内。可将其作为评价全息光栅曝光系统稳定性的重要指标。     

数字全息显微中的准直光再现

为了准确重建微小物体三维物场,采用理论分析与计算机模拟相结合的方法,研究了如何用准直光重建大数值孔径数字全息图,分析了用球面参考光波再现失效的原因,得到了位相重建的表达式;分析了由于记录距离和参考点源偏置的测量误差而导致位相重建像的畸变,作了计算机模拟验证。结果表明,对于强度重建,只要能够记录高质量的全息图,就可以得到准确的再现结果;而对于三维物场重建,只有准确测量记录距离和参考点源的偏置,才能得到准确的再现结果;由于距离的测量误差,导致再现光波场的位相分布出现了二次函数调制畸变,因此,实验过程中精确测量这两个参量是至关重要的。     

角度双重像面全息术研究

本文根据光全息记录的多重性,提出一种新的角度多重像面全息术,实现一次曝光记录全重叠多物像,并在不同的角度分别提取不同的单物信息。文中给出多重像面记录,再现理论及噪声讨论,拍摄得到较为满意的双重像面全息图。     

Research on Reconstruction Algorithms in 2.52 THz Off–axis Digital Holography

To eliminate the diffraction effect on Terahertz (THz) imaging and improve imaging system performance, digital holography has been investigated. The size of the common THz digital hologram and the recording distance are in the same order of magnitude, which does not satisfy the Fresnel approximation conditions. Meanwhile, diffraction has a great impact on free–space propagation behavior. So the research of the influence on reconstruction performance with different reconstruction algorithms is necessary. In this paper, the numerical simulations of the recording and reconstruction process of 2.52 THz off–axis digital holography imaging have been done, and the reconstruction performances of Fresnel angular spectrum algorithm, Rayleigh–Sommerfeld convolution algorithm and angular spectrum algorithm have been compared and analyzed as the reconstruction reference wave is different. The real experimental reconstruction results have also been presented.     

迂回相位编码的傅里叶变换计算全息图及其再现

光学全息图直接利用光学干涉法在记录介质上记录物光波和参考光波叠加后形成的干涉图样，而采用计算全息(CGH)的方法可不借助参考光直接记录物光波的复振幅信息。如果对迂回相位编码的全息图再进行一次逆的快速傅里叶变换，则可由计算机模拟完成物光波的全息图再现。试验结果也验证了该方法的可行性。     

计算机制作平板型周视彩虹全息

利用计算机制作全息图简洁和灵活性,在光学周视彩虹全息的基础上提出了计算周视平板彩虹全息。在菲涅耳衍射理论的近似框架下,从理论推导出基元周视全息的物光分布。实际物体在记录面上的物光分布可以看成是物体上所有物点的基元周视全息物光分布的叠加。根据这一原理,模拟光学全息原理,计算出物体周视全息的物光和参考光的干涉条纹,从而获得平板周视全息图。该方法克服了光学平板周视全息在制作光路上的复杂性,使得周视全息图的制作简便易行。给出了实验证明。     

球面参考光波数字全息的记录条件研究

基于菲涅耳衍射公式,分析了用球面参考光波记录的全息图条纹的空间频率分布,根据抽样定理以及频谱分离条件,推导得出了球面参考光波数字全息的一般记录条件,并根据实际应用情况得到了几种特殊记录光路的最小记录距离表达式以及参考光源的偏移要求.与现有文献相比,本文所用推导方法既简捷又严格.计算机模拟结果表明:文中结果是正确的;菲涅耳近似法是数值重建全息图的一种非常好的方法;同轴全息再现像的极限分辨率远高于同条件下离轴全息的极限分辨率.     

放大同轴全息图压缩传感层析重建

文中对放大方式下同轴全息图压缩传感重建开展了实验研究,目的是实现分层物体放大方式下的同轴全息图的层析重建。首先,对同轴全息图压缩传感重建进行了理论介绍,并给出了实现步骤,包括全息图频域减采样模式、两步迭代算法流程等;其次,建立了点源放大同轴全息图记录实验系统和显微物镜放大同轴全息图记录实验系统,以双层样本为例开展了实验工作,所记录的同轴全息图基于压缩传感理论进行了层析重建,同时基于传统的卷积算法也进行了反衍射重建。实验结果表明:两种放大方式下获得的全息图,通过压缩传感层析重建技术能够实现物体的层析重建,并且比传统卷积反衍射重建具有更好的结果,显示了压缩传感层析重建的能力和优势。     

高衍射效率光致聚合物薄膜中全息记录研究

为了研究新的全息记录介质,本文我们介绍一种基于TMPTA单体的光致聚合物材料。我们已经在该聚合物薄膜样品中成功记录三维实物信息及数字静态视差图像存储等,证明具有良好的全息记录与重建的性能。实验结果表明:该材料在记录角度为26°时,不加电压等任何外部条件下的衍射效率接近90%,并且制作简便、容易保存,作为全息记录介质能够有效地重建出高分辨率,高衍射效率的全息再现像。由于该聚合物的高衍射效率并且不需要外加电压等特性,该材料更加适合用于全息图和大数据的永久存储,并且它在大尺寸静态三维全息图显示、三维图像存储、数据储存、全息防伪、全息打印等领域具有较强的优势和潜在的应用前景。     

用于智能显示的相位型计算全息图的设计

介绍了一种基于相息图原理的用于智能显示的纯相位型计算全息图的设计方法,并在此基础上,以雪花图形和分划板图形为例,完成了全息元件实验样件的制作及全息再现实验,这种实时再现的图像可以用于智能显示。在已知记录介质折射率的情况下,通过控制纯相位型计算全息图记录介质表面微结构的宽度和高度来调制光波,得到所需图像。采用逐步迭代的傅里叶变换算法来获取纯相位型计算全息图的相位结构,为了降低相位型计算全息图的制作难度,提出量化数学模型,并对所设计的相位结构进行量化处理,给出了纯相位型计算全息图的4台阶浮雕型相位结构。全息元件的尺寸设定为6mm×6mm,工作波长为650nm,衍射结构的最小特征尺寸为8μm。理论计算和模拟再现像的结果表明,在未考虑加工误差的条件下,所提供的这种用于智能显示的纯相位型计算全息图的设计方法是可行的。此方法可推广用于其它任意特定图案的纯相位型计算全息图的设计,也可用于设计具有光束整形功能的衍射光学元件,如离轴照明的光束的整形匀光器件等。用于智能显示时,用平行光照射制作的实验样件,只得到的单一的衍射图像,不存在其他衍射级次的图像,在考虑采用台阶量化结构和存在加工误差的情况下,衍射效率仍然很高。若改变设计的全息图相位的正负,并用平行光以特定的角度照射制作此相位型计算全息图,可用于全息瞄准。