激光直写制备衍射光学元件的研究及应用

衍射光学元件作为一种典型的微光学元件,其体积小、质量轻、设计自由度多、成像质量良好,在光学成像、光学数据存储、激光技术、生物医学等领域具有广阔的应用前景。随着现代光学系统的不断发展,对衍射光学元件的加工效率和制备精度提出了更高的要求。激光直写技术凭借加工精度高、工艺简单、灵活性好等优势,成为制备高精密仪器中关键光学元件所必需的一种加工方式。针对不同的加工需求,开发了多种激光直写系统,并在应用过程中不断地改进升级。另外,突破衍射极限的飞秒激光微纳结构制造技术,能够获得更高的加工精度和更好的分辨率,为微光学元件的制备提供了新的方法。首先介绍了激光直写技术的特点;其次综述了衍射光学元件直写加工技术的研究进展,包括直写技术的影响因素、激光直写系统和多光束加工技术;接着介绍了衍射光学元件的典型应用,如红外成像、色差校正、光束整形、图像显示;最后,对激光直写技术制备衍射光学元件存在的问题和未来发展趋势做出了总结。     

玻璃衍射透镜进入主流应用

传统的光学技术利用光的折射性质使光线偏转。所谓折射性质是指当光线穿过两种物质界面时,光线相对于界面的角度将以两种物质相对折射率为函数发生变化。通过使用简单的方程、控制边界相对折射率、设计光线通过边界时的角度,可以精确地设计光学系统。     

带衍射光学元件的塑料透镜

以往的成像光学系统是由具有不同分散特性的多个透镜构成,要减少色像差,就必须减少透镜个数、小型化、降低成本。本文主要介绍通过将衍射光学元件和非球面透镜一体化设计、及对衍射光学元件的形状最佳化设计,实现了在可见光范围具有消色差功能、且     

极坐标激光直写技术制作微结构

简述了极坐标激光直写技术原理,并利用该技术研究了在铬板、光刻胶版表面制作微 结构的工艺,制作了光栅、非涅耳透镜、曲面衍射透镜、平面连续微结构衍射透镜掩模以及基于MEMS技术的微型太阳敏感器光学掩模。     

激光直写技术的研究现状及其进展

介绍了激光直写技术的最新发展现状，系统的功能、结构和工作方式，对当前该系统存在的一些问题进行了归纳分析，探讨了系统的应用范围和今后的发展方向．     

激光直写制作二元光学元件掩模研究

介绍了激光直写技术制作二元光学元件铬版掩模的原理,分析了影响铬版上铬膜氧化程度的因素,研究了铬版上 刻写掩模图案时激光能量与刻写半径之间的关系,总结了利用激光直写方法刻写二元光学元件铬版掩模过程中激光能量的 形成方法。     

激光直写技术的研究现状及其进展

介绍了激光直写技术的最新发展现状,系统的功能、结构和工作方式,对当前该系统存在的一些问题进行了归纳分析,探讨了系统的应用范围和今后的发展方向。     

用于二元光学器件制作的激光直写系统

通过双远心成像光路，激光直写（LDW）系统SVG—LDW 04把液晶空间光调制器（LCD-SLM）上的光斑直接成像在光刻胶板上，得到高质量的光斑图形。放置在SLM的共轭面上的CCD成像调焦装置能够实时地在监控像面质量。控制SLM的输入图形、曝光量（刻蚀深度）及系统的运行方式，LDW系统能够制作不同特性的二元衍射光学元件。给出了典型的（2台阶、4台阶）位相衍射器件制作的实验结果。     

飞秒激光直写金属反射光栅的实验研究

提出了利用800 nm的飞秒激光在Ni金属表面直写反射型衍射光栅的新方法.研究了激光刻写速度、激光功率以及光栅周期等实验参数与直写出的反射光栅衍射效率的关系.在现有实验条件下,由50 fS激光脉冲单光束直写获得的Ni质金属反射光栅的一级衍射效率η为7.47%.     

用激光直写制作光束整形元件的实验研究

利用迭代傅里叶算法优化得到了特定衍射图样的位相结构，分析讨论了采用单光束激光直写系统进行逐点光刻制作2个台阶二元光学元件位相掩模的基本原理，并给出了实验结果和实验误差分析，从而为发展一种制作周期短、成本低，且无对准误差的二元光学元件的制作方法提供了一种可能．     

Mark detection technology in electron-beam direct writing

Monte Carlo (MC) simulation and experimental results are used to investigate mark detection technology in electron-beam (e-beam) direct writing for a 10-kV acceleration voltage. The simulation is based on a single scattering and a continuously slowing down approximation model, and also takes into account the Gaussian profile of the e-beam in order to calculate the backscattered electrons from the mark edges in detail. The simulation results for the alignment signals from a 66° tapered pedestal mark with a 1.1-µm-thickness resist are in good agreement with the experimental results. For the 10-keV e-beam, a location accuracy of about 0.15 µm (3 σ) is obtained by an alignment mark 2.3 µm high and 3.8 µm wide under the same conditions as the simulation. In this study, it is revealed that the simulation for the mark signal makes it possible to evaluate the accuracy of mark detection.     

激光直写中光刻胶对激光能量的吸收模型

光刻胶对激光能量的吸收模型是激光直写中的重要模型,它是进行邻近效应计算机模拟进而实现邻近校正不可缺少的重要依据。分析了影响光刻胶吸收激光束能量的主要因素,提出了一种光刻胶对激光能量的吸收模型。实验表明,该模型能更精确地表示光刻胶吸收激光能量密度分布的实际情况,能为激光直写邻近校正及微光学元件等光刻过程的计算机模拟提供可靠的依据。     

一种可制作任意纳米图形的新技术

提出一种可制作纳米量级任意微细结构图形的新方法。该方法利用特别设计制作的原子束计算全息片来操纵原子运动,在基底堆积形成纳米图形;弥补了原子光刻技术中利用激光驻波场控制原子堆积只能制作单一量子点、线等周期性图形的不足。扼要介绍了原子束全息的基本原理,给出该项技术的实现方案,并进行了模拟研究。结果显示:当原子波长为12nm时,得到了占空比1∶1的50nm线条、60nm方孔以及1郾2μm×1郾2μm大小的汉字图像,表明该技术不仅可以制作点、线等规则图形以及像拐角线这样的周期性图形,还可以制作不规则的非周期性的任意图形,特征线宽均能达几十纳米。     

CO2激光直写制作聚酰亚胺多模波导技术的研究

为了研究适合制作大面积波导的CO2激光直写制作聚酰亚胺多模波导技术,采用理论模拟和工艺研究的方法,通过建立激光加工模型,得到了激光扫描线的温度分布与加工参量的关系,提出了增加波导侧面陡直性的方法;通过对实验结果的分析,研究了加工参量对波导材料性能、波导结构和表面粗糙度的影响。结果表明,控制激光功率密度、直写速率和光阑位置可以控制波导的宽度、侧面陡直性和表面粗糙度。     

Advances in femtosecond laser direct writing of fiber Bragg gratings in multicore fibers: technology,sensor and laser applications

In this article, we review recent advances in the technology of writing fiber Bragg gratings (FBGs) in selected cores of multicore fibers (MCFs) by using femtos...     

基于S曲线光强控制的激光直写接头光滑闭合方法

为解决传统的接头闭合方法不能兼顾对接质量和写入效率问题,提出一种基于S曲线光强控制的激光直写接头光滑闭合方法.采用由直线和圆弧组合成的光滑S曲线控制封闭结构接头处的激光强度,利用两条S曲线相加斜率渐变的特性同时实现了消除曝光量分布折角和减缓曝光量变化速率的目的,从而改善闭合区域的曝光量分布,提高接头的闭合质量.实验结果表明,采用S曲线光强控制接头闭合方法可以很好地优化对接区域的曝光量分布,增加有效过渡区域长度,在不降低加工效率的基础上,提高激光直写质量.     

Fabrication of multiple-wavelength lasers in InGaAs-InGaAsPstructures using direct laser writing

We report the use of a direct laser writing technique to induce different degrees of intermixing in selected areas across a wafer. Four lasers with distinguishable lasing wavelengths ranging from 1480 to 1512 nm have been obtained from specific regions of a single chip intermixed using a Q-switched Nd:YAG laser with a wavelength of 1.064 μm, generating pulses of ~8 ns, and a pulse repetition rate of 10 Hz. This process offers a simple and potentially low-cost approach for integrating multiple-wavelength lasers for wavelength-division-multiplexing applications     

直写式激光导引头标定系统误差分析

为提高激光导引头测角精度,研究了激光导引头测角误差的来源,并分析了直写式激光导引头标定系统误差。首先,分析了激光导引头内光学系统和探测器安装误差对导引头测角的影响;其次,介绍直写式激光导引头标定系统的工作原理,给出理想条件下转台转角和导引头测角关系;再次,为了提高标定后导引头测角精度,分析了标定系统存在的安装误差;最后,针对一次实际的标定过程,结合文中分析方法对标定系统误差进行了校正,导引头零位误差由校正前的2.5 mrad降低到了1 mrad以内。文中结论为直写式激光导引头标定系统中的结构安装精度要求提供了分析方法,进而提高了标定后激光导引头的测角精度。