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．     

基于耦合波理论的体全息光栅衍射效率计算

基于耦合波理论,对反射体全息光栅的衍射效率进行了计算。给出了体全息图的边界条件,同时对基于耦合波理论的体全息光栅衍射效率的计算结果进行了分析。以便能为制作具有高衍射效率,低噪声的全息光栅做好准备。     

波导体全息光栅衍射光谱范围一致性研究

为了减小体全息光栅用于全息波导显示时不同视场角下衍射光谱的偏移,提出选择最佳的光栅矢量倾斜角和像源光轴相对于体全息光栅的倾斜角,可以减小衍射光谱的偏移。为了使全息波导显示系统在给定入射角度范围内具有相同的衍射光谱范围,采用三次曝光记录了一层体全息光栅。仿真结果表明,当像源的光谱范围在524~540nm之间时,该体全息光栅在入射角度范围-3°~3°内的衍射光谱范围相同,提高了给定入射角度范围内衍射光谱范围的一致性,可以应用于全息波导显示系统中。     

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。     

顺电相KTN中反射型全息相位栅的衍射效率分析

在顺电相光折变晶体中存储全息相位光栅是研制新型电控全息光开关的有效途径。为了提高光栅的衍射效率,将Kogelnik耦合波理论与Kukhtarev方程相结合,得出了顺电相钽铌酸钾晶体中反射型相位栅衍射效率的解析式,对影响光栅衍射效率的各因素进行了计算分析。结果表明,使写入光的入射角远离45°、增加晶体厚度和增大外加电场等措施都可以使反射型全息相位栅的衍射效率提高。45°入射角附近出现较宽的低衍射区。衍射效率对入射角、晶体厚度以及外加电场的变化敏感,其中任一个参量的较小改变都可以引起衍射效率的较大变化。晶体的吸收对衍射效率的影响可以忽略。分析结果有助于在实践中调整参量以获得较高的读出光衍射效率。     

制作光纤光栅用相位掩模的衍射行为研究

利用严格耦合波理论对用于光纤光栅制作的相位掩模的衍射特性进行了深入的研究.研究发现,在紫外写入波长(248 nm)下,为了使零级衍射效率＜5%,且±1级的衍射效率＞35%,相位掩模的刻槽深度必须控制在230～280 nm,占宽比必须控制在0.48～0.65.同时,与标量衍射理论的结果进行了分析对比.这些都为相位掩模的实际制作提供了有意义的结果.     

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.     

二维全息光栅的夫琅和费衍射

为了对光栅的衍射性能有更深入的了解,对振幅型光栅的衍射进行了研究。通过对振幅型一维和二维全息光栅的夫琅和费衍射进行观测,拍摄了光栅衍射的夫琅和费衍射图样。从结果发现二维光栅的主极大分布并非两个一维光栅主极大分布的简单相加,而是在二维平面内形成的规则分布,其分布规律与矩孔衍射图样的光强分布有着相似之处。实验结果可以据衍射理论很好地解释,因此,理论与实验是完全一致的。     

局域体全息光栅的理论和应用研究

介绍了国内外局域体全息光栅的理论分析方法、衍射性能的研究和应用情况。重点介绍了局域体全息光栅的耦合波理论方法及其在设计基本光学元件、光通信、集成光学等方而的应用及其发展现状。     

光折变局域体全息柱透镜变波长读出下的波前转换

研究了用波长为632.8nm的柱面波与平面波记录形成的体全息柱透镜用波长为800nm的平面波重现下的波前转换情况。结合二维耦合波理论,推导了形成于LiNbO3双掺杂晶体中该全息柱透镜的耦合波方程,并求出了其积分形式的解析解,分析了改变读出波长下该透镜的布拉格失配因子的分布情况,讨论了它的几何尺寸和记录柱面光波对其衍射效率的影响,以及柱面衍射光振幅在出射口径上的分布情况。结果表明,记录所形成的全息柱透镜的焦距越长它的衍射效率越高;该透镜厚度的增加会使它的衍射效率增加,但是透镜的衍射口径增加它的衍射效率会降低;衍射光振幅在其出射口径上的分布出现了一定程度的失真,衍射光强度主要集中分布在布拉格失配值较小处对应的位置。最后,进一步讨论了全息透镜记录过程中满足布拉格匹配条件的参考点的选择对光栅衍射性质的影响,结果表明衍射效率不随参考点的改变而改变。     

VCD和DVD用全息光栅衍射效率的分析

在 VCD和 DVD中由于使用了全息光学元件 ,全息光学读出头的元件数量比传统光头的元件数量少 .分析了光盘信号探测、聚焦、循迹原理 .推出了光栅衍射效率的一般计算公式 ,并给出了光栅沟槽形状为“方波”时光栅衍射效率的计算公式 ,由此计算出了 VCD和 DVD实用的全息光学元件的蚀刻深度     

衍射干涉光刻研究

光刻就是将掩模版上的图形转移到基底的过程,广泛应用于微电子、微机械领域。衍射现象是光刻工艺无法避免的问题,当掩模图形尺寸接近光源波长时,就会产生衍射干涉现象。利用这一现象,可以产生小于掩模图形尺寸的图形。采用严格耦合波分析算法对光刻过程中的衍射干涉做了仿真分析;并用karl suss MA6光刻机实现了基于掩模的干涉光刻实验,通过增加滤光片得到相干光源,增强光刻过程的衍射,形成衍射干涉,掩模版透光区域和部分不透光区域下方的光刻胶得到曝光,利用微米尺度的光栅图形,在光刻胶上产生亚微米的光栅;最后利用干法刻蚀工艺,在硅基底上加工出亚微米尺度光栅。     

结构参量对脉冲高斯光束布拉格衍射特性的影响

利用二维耦合波理论,研究了体光栅对时间和空间都为高斯型分布的脉冲激光光束的衍射性质,得到了衍射和透射光振幅的解析表达式.讨论了体光栅的结构参量对衍射光束的空间和频谱强度分布以及衍射效率的影响.结果表明,体光栅的波长选择带宽和衍射光束带宽随着结构参量的增大而增大,衍射效率随着入射脉冲时间宽度的增大而增大,并趋于定值,结构参量值越小,达到饱和的速度越慢,饱和值越大.     

双掺杂LiNbO3:Fe:Mn晶体局域光折变体全息光栅形成及衍射特性

将带输运模型与二维耦合波理论相结合,研究了双掺杂LiNbO3∶Fe∶Mn晶体中由两束有限宽度平面波干涉产生的局域光折变体全息的动力学机制及其衍射特性。采用三步法联立求解了双中心带输运物质波方程和二维耦合波方程。数值计算结果表明,局域光折变体全息光栅的空间电荷场在空间上呈不均匀分布。当光栅区域较小时空间电荷场较强,随着光栅区域的增大,空间电荷场急剧下降,并降低一个数量级。此外,在接近光束入射边界的区域,空间电荷场时空变化规律与一维无限大光折变体全息光栅的结果相似,随着光栅区域的扩大,边界效应对空间电荷场的影响越显著。研究还发现,局域光折变体全息光栅的衍射效率随光栅厚度的增加而增加。理论结果对于由局域光折变体全息光栅形成的光学器件与系统的设计和应用具有重要的参考意义。     

双染料敏化的光致聚合物全息特性研究

报道了一种新型、双染料共同敏化的光致聚合物材料,该材料以丙稀酰胺和双丙稀酰胺作为单体,聚乙烯醇为聚合物基质,两种染料曙红Y和亚甲基蓝作为光引发剂.实验结果表明,该材料在四种波长的激光照射下,其最大衍射效率均不低于25%,最大可达54.8%.通过采用多波长存储技术,分别利用四种不同波长的光在该聚合物膜上同一位置存储了四幅不同的图像,取得一定的效果.