超精密软X射线光学系统的开发和应用

极紫外线缩小光刻它在原理方面与紫外线缩小曝光一样,在软X射线领域用高反射率的多层膜代替透镜,掩模用4～5倍的缩小刻线掩模,因为使用了厚Si基片形成多层膜,因此用同步辐射(SR)光源可以忽略热应力等影响,而且确保高精度图形,在缩小光学系统中探讨由2～4片非球面构成的光学系统。在NA0.1光学系统中曝光波长13nm,分辨率0.025μm。这时的景深分别为1.2μm,0.4μm,实际上正入射波长5nm,反射率为3％以下,难以形成高效率的光学系统,如果用正入射可以达到40％以上的反射率,曝光波长以8nm作为下限,则利用NA0.2光学系统能达到0.02μm的分辨率。     

衍射光学元件在红外光学系统方面的应用

1前言 红外波段的(3～5)μm和(8～14)μm波长大气透射率好,被称为大气窗口.地球上的所有物体都发出热辐射(电磁波),通常其中心波长位于红外波段.在用此波长将常温下的物体映像化时,要求能探测0.1 K以下的温差.用红外方式拍摄这种微小温度差时,其对比度要比可见光摄像低.光学系统影响探测分辨率的主要原因有以下几个方面.     

星载红外双谱段高光谱成像仪光学系统设计

针对国内外星载红外高光谱成像数据空白和迫切应用需求,本文提出了星载红外双谱段高光谱成像技术方案,实现高空间分辨率、高光谱分辨率和高温度灵敏度成像。工作谱段覆盖中波红外(3～5μm)和长波红外(8～125μm),中波和长波红外谱段的光谱分辨率分别为50nm和100nm,空间分辨率为60m,成像幅宽为60km,噪声等效温差优于02 K。分析确定了红外高光谱成像仪的光学系统技术指标,设计了望远光学系统、光谱成像光学系统和高光谱成像仪整体光学系统。望远光学系统采用自由曲面离轴三反设计方案,实现了大相对孔径像方远心和低畸变设计,相对畸变小于0135;光谱成像光学系统采用Wynne Offner结构形式,实现了高成像质量、轻小型化设计,不同波长的传函均接近衍射极限。设计结果表明,星载红外双谱段高光谱成像仪的光学系统成像质量优良,结构布局紧凑合理,具有较强的工程应用价值。     

193nm光刻技术进展和问题

光刻是制造大规模集成电路的主要方法。由于快速计算机和多功能处理器不断发展,并提出很多新的要求,促使半导体集成线路制造商力求增加单片上的元件密度。元件密度受最小光刻尺寸限制。虽然光刻工艺水平已能刻出准波长特征尺寸的集成线路的线宽,但是,连续发展几代的单片集成线路要求光源波长从436nm到365nm。用248nm波长光源(KrF准分子激光器).光刻的特征尺寸为0.25μm。期望能生产0.18μm特征尺寸的集成线路。为了生     

光纤通信技术回顾与展望(续)

2.光检测器-APD和PIN 光纤通信接收机用的检测器,主要性能要求是响应快(即带宽大)和灵敏度高(即噪声低和量子效率高)。有两种光检测器,一种是没有内部增益的PIN光电管,另一种是有内部增益的雪崩管APD。由硅制成的这两种光检测器能够响应从可见光至波长1μm的光。它们已有商品出售,并在波长0.85μm附近的第一代光纤系统中获得使用。1962年制成第一只高速的硅PIN。对于在0.8～0.9μm波长范围工作的光检测器,     

光刻：今天的功绩,明天的挑战

当前,光刻工业所面临的三个重要挑战为:极限尺寸控制、重影及费用。对于分辨率0.5μm代产品,这些挑战就已存在,当极限尺寸缩小时,挑战也变得更加严峻。挑战之一:极限尺寸当前,服役中的光刻设备的基础部分是分辨能力为0.4～0.5μm的Ⅰ—线步进器。利用焦深超过1μm的光学系统及±15％曝光范围的高性能抗蚀剂,该分辨率是可以达到的。在发展过程中由于采用DUV光刻技术,不需要诸如相移掩模及离轴照明,0.25μm大小线度得到了证实。另外,采用较短波长(193nm)进行曝光,0.12μm分辨率得到了证实。     

邢台广播电视网络传输公司光纤主干传输工程建设对光缆的要求

1 光缆技术要求 1.1 光缆光学特性要求 (1)模场直径(1310nm波长):9.3±0.5μm。 (2)包层直径:125±2μm。 (3)芯/包层同心度偏差:<1μm。 (4)光纤截止波长λ:1180～1320nm。 (5)光缆截止波长λ:<1270nm。 (6)成缆后光纤衰减系数:在1310nm波长的衰减系数<0.36dB/km,在1285～1330nm波长范围内,任一波长的衰减系数与1310nm波长的衰减系数相比,其差值不超过0.03dB/km;在1550nm波长上的衰减系数<0.22dB/km,在1480～1580nm波长的范围内,任     

基于高非线性PCF光纤交叉相位调制的波长转换

设计了一种新型的高非线性低损耗光子晶体光纤(PCF),在1.55μm处可获得35.78W-1·km-1的高非线性系数,损耗为2.5dB/km。提出了一种基于高非线性光子晶体光纤交叉相位调制的波长转换系统,当泵浦光波长为1 565nm、功率为0dBm,信号光波长为1 545nm、功率为10dBm,滤波器波长为1 565.2nm、带宽为0.1nm时,得到最佳的波长转换效应。     

用极紫外曝光制作具有150nm线宽光栅图形的微标签

作为防伪标识,使用最尖端的曝光技术制作了反射型微标签(CGH)。用最新的极紫外光源在10×缩小投影曝光装置上曝光制作了150nm L—S(线条—间隔)图形。整个标签尺寸为86μm×120μm(12×12单元,相位型)和56μm×80μm(8×8单元,相位和振幅)两种。读出波长是442 nm,介绍了包括光源在内的简单光学系统。     

硫化锌基底可见-红外多波段的光学薄膜

由于硫化锌(ZnS)晶体透光区域较宽,常被用于多波段可见与红外光学系统中。介绍了在ZnS基底上制备的多波段光学薄膜,在400~700nm的可见波段及8~12μm的中长波红外波段实现高透射率,在1064nm及1540nm两点实现高反射率,其入射角度为45°。选取了ZnS和YbF3作为高低折射率材料,设计并通过软件优化出合理的膜系,采用电子枪离子辅助沉积系统进行镀制。该薄膜能够承受雨淋、盐雾、高低温等环境测试,满足使用要求。这对于红外光学系统的应用具有极其重要的意义。     

高光谱分辨率宽刈幅温室气体探测光谱仪设计

为了探测地球大气中的温室气体含 量,设计了4种空间分辨率为2 km、地面刈幅宽度为500 km、轨道高 度为690 km的气体探测仪光学系统。4个波段的中心波长分别 为1.606 μm (弱CO2)、1.660 μm (CH4)、 2.064 μm (强CO2)和0.765 μm (O2); 光谱分辨率分别为0.08 nm/20000、0.08 nm/20000、 0.1032 nm/20000和0.045 nm/17000。 整个光学系统由浸没式平面衍射光栅、利特 罗式光学结构以及前置系统构成。该系统在奈奎斯特频 率处的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)值 接近80%,且单个像元尺寸内集中了接近90%的衍 射能量,可以实现高光谱探测。     

用激光等离子体作光源的反射式X光显微镜

根据多层膜反射镜原理建立的X射线光学系统可获得微细物体放大成像的分辨率为0.2μm(波长为20nm时)。这个系统由激光等离子体光源、X射线聚光镜、20~x倍施瓦兹希尔德物镜、滤光片组和探测器组成。所使用的高质量的X光光学零件和精密调整光学系统,可获得在全通光口径下的分辨率为0.2μm,用二倍频Nd激光器,脉冲能量为0.5J,在一个脉冲间隔1.5ns时间内获得曝光是足够的。     

对眼睛安全的激光测距机

眼睛损伤过程大都与波长有关(表1)红外波长可划分为IR-A(760nm～1.4μm),IR-B(1.4～3μm)和IR-C(3μm～1mm)。眼睛角膜主要吸收大于1.9μm波长的光。对于1.4～1.9μm的光,角膜和水晶体都能强吸收(图1)。当波长短于1.4μm时,由于光被聚焦到视网膜上,会造成眼睛严重损伤。表1列出了国防部用的眼睛安全的激光工作参数。由表可见,在波长大于1400nm时,激光输出的容许值大大高于红宝石和钕器件输出容许值。用CO_2激光束向角膜曝光1～100ns时间,它的损伤阈值为0.01J/cm~2。若完全根据眼睛安全损伤阈值为安全工作选择激光测距机,并且只采用脉冲激光器的话,那么对Nd:YAG,钬、CO_2和铒激光器的需     

利用非球面简化红外连续变焦光学系统的研究

本文根据某远红外变焦光学系统的技术指标要求:波长为8μm～12μm、焦距为60nm～240mm的4倍连续变焦功能、F/#为1.5、短焦视场大干10°,研究了各种变焦光学系统的结构形式和各种结构形式的优缺点,分析了变焦系统的变倍方式.另外,研究了非球面设计的特点,并将其成功引入该变焦系统的设计.最后,系统采用锗为材料,选择负组机械补偿,仅通过单一镜片的变倍组和补偿组的轴向移动,就可满足变倍和像质要求.引入非球面后的结果表明,非球面不仅能简化系统结构、减轻系统重量,而且能有效提高系统的像质,是提高远红外变焦光学系统性能的有效途径之一.     

GaSb基垂直腔面发射激光器P面反射镜优化设计

针对当前2. 0μm GaSb基垂直腔面发射激光器发展中由于传统的P面分布布拉格反射镜(P-DBRs)带来的高电阻和严重光吸收这一瓶颈问题,采用严格耦合波方法仿真设计了含高对比度亚波长光栅(HCG)的P面反射镜.实验结果表明,这种制备工艺简单的反射镜在2. 0μm中心波长附近,TM波入射时反射率超过99. 5%的高反射带宽为278 nm,反射率99. 9%以上的高反射带宽达到148 nm,完全能够满足VCSEL对谐振腔镜的要求,且能有效避免因异质外延等造成反射镜衍射特性劣化等问题.     

激光二极管抽运Tm:YAP激光器获得5 W连续波输出

2μm波长激光对人眼安全,在相干探测风切变、非线性频率转换等方面有重要应用。2μm波长激光还可应用到激光医疗,由于其吸收深度浅,手术精度高于发射1μm波长的激光。Tm∶YAP的发射截面(5×10-20cm2)是Tm∶YAG(2.2×10-20cm2)的2倍,抽运波长795 nm更接近商品化的800 nm附近的激光二极管(LD)发射波长,如图1所示。YAP基质热和机械特性与YAG相近,能承受高功率热负载而不至于脆裂。哈尔滨工业大学可调谐激光实验室利用中国科学院上海光学精密机械研究所生长的Tm∶YAP晶体(其中Tm的掺杂原子数分数为3%),采用波长为795 nm的光纤耦合激光…     

光刻系统的分辨率、套刻精度和视场

本文描述了紫外、x射线电子束及离子束光刻中分辨率、套刻精度及视场的限制。在讨论中得出如下结论:1)对1μm宽的线条,光学投影的对比度比电子束的对比度可能更高;2)采用反射式光学系统及远紫外可生产接近0.5μm的线条;3)为比较电子束和光学系统的分辨率,可将最小线宽定义为曝光系统的对比度降至30％时的线宽的两倍;4)线宽在0.1μm以上时,x射线光刻能提供最大的抗蚀剂厚宽比和最高的对比度,而对0.1μm以下的图形最大的厚宽比是用电子束曝光得到的;5)用电子束在基体试样中曝光,只要抗蚀剂层很薄,对50nm的线宽和1μm的线宽来说,对比度是相同的。较高的加速电压使校正邻近效应和保持原抗蚀剂的分辨率更容易;6)最后,正如光电子的射程限制了x射线光刻的分辨率一样,二次电子的射程限制了电子束光刻的分辨率。在以上两种情况下,致密图形中的最小线宽和间隔约为20nm,用离子束光刻时,分辨率也可能相同,因为离子的相互作用范围与电子是类似的。     

光学层析成像用1.7μm波段增益谱和宽带光源实验研究

1.7μm波段光源在光学相干层析成像(OCT)系统中可以减少组织散射和吸收损耗,从而增加成像深度。提出以放大自发辐射(ASE)光源抽运长度为300m的高非线性光纤和长度为10km的色散位移光纤产生连续光源。其中,后置于ASE抽运源的可调谐滤波器调节连续光源的峰值波长和功率,所得光源经过掺铒光纤吸收整形后得到峰值波长为1675nm,10dB谱宽约为75nm的连续光源。为了在不提高抽运功率的情况下提高OCT信噪比,增加了萨尼亚克滤波器,得到了周期为14nm的近似多波长宽带光源。实验结果表明,该结构可实现1.7μm波段的宽带光源,实验分析结果为OCT新型光源及1.7μm波段光纤激光器提供参考。     

X射线微缩投影光刻技术

作为将来0.1μm投影光刻技术,探讨了X射线缩小投影曝光方法,该技术是在软X射线领域中,在缩小光学系统的反射镜面上形成的反射的多层膜,可作为大面积曝光实用的光学系统,并进行试制评价,非球面加工精度大致要满足0.1μm才能获得其性能,通过该光学系统的曝光实验确认可在20×0.4mm范围中构成尺寸为0.15μm图形     

三阶聚合物波导布拉格光栅的设计与制备

利用紫外固化聚合物材料ZPU46和ZPU44分别作为 芯层和包层材料,设计并制备了中心波长在 1550nm附近的三阶聚合物波导布拉格光栅(WBG )滤波器。采用接触式光刻和反应离子刻蚀(RIE)等传统微加工工艺, 在高为4μm的单模矩形波导表面制备周期为1.6μm、高为 680nm的皱褶型光栅结构。实验测得截面 尺寸为4μm×4.2μm和5μm×4.2μm) 的三阶聚合物WBG的谐振波长分 别为1549550.5nm,边模抑制比分别为 19dB,3dB带宽分别为0.4nm和0.6nm,插入损耗为－7d B,与理论设计结果符合较好。