变形电子束曝光机成形偏转器的设计和性能

在变形电子束曝光机中,为使曝光均匀必须保证靶上束斑电流密度物边缘分辨率不随束斑形状和尺寸的变化而改变。实现这一目标的关键是正确设计成形偏转器。本文讨论采用高灵敏度平行板偏转器实现成形偏转时,为达到上述目标应进行的线性补偿和旋转补偿的设计计算方法。给出了用实验方法改变电子源象与偏转板几何中心的轴向距离所测得的线性补偿因子和旋转补偿因子的值。实验结果与计算值符合较好。     

DJ-2型可变矩形电子束曝光机电子光学设计

本文讨论可变矩形电子束曝光机的电子光学设计,着重分析光路构成和变形偏转补偿等问题。DJ-2型机使用最少的透镜数实现变形束曝光机的功能要求。为实现高速变形偏转,采用高灵敏度串接式平板静电偏转器,通过精确的线性补偿和旋转补偿,使靶上束斑电流密度和分辨率以及原点位置不受束斑尺寸改变的影响。实验结果表明,用发夹型钨丝阴极时的束流密度大于0.4A/cm2;22mm扫描场内边缘分辨率优于0.2m。     

ELECTRON OPTICS OF VARIABLE RECTANGULAR SHAPED BEAM LITHOGRAPHY SYSTEM D J-2

The electron optical column for the variable rectangular-shaped beam lithographysystem DJ-2 is described,with emphasis on the analysis of the optical configuration and theshaping deflection compensation.In this column the variable spot shaping is performed with aminimum number of lenses by a more reasonable optical scheme.A high-sensitivity electrostaticshaping deflector with sequential parallel-plates is implemented for high-speed spot shaping.With a precise linear and rotational approach,the spot current density,the edge resolution aswell as the position of spot origin remain unchanged when the spot size varies.Experiments showthat the spot current density of over 0.4 A/cm~2 is obtained with a tungsten hairpin cathode,andthe edge resolution is better than 0.2μm within a 2×2 mm~2 field size.     

非子午绕组偏转器磁场的分析与计算

本文给出了鞍形和环形非子午绕组偏转器磁标位和特性函数的解析式.对彩色显象管和电子束曝光机等的偏转线圈设计具有实际意义.理论计算与实测结果符合良好.     

电子束聚焦偏转系统中透镜和偏转器不对中装配误差效应的数值计算

本文讨论了透镜和偏转器在电子束系统中不对中装配造成的电子光学性质影响的数值计算问题,包括推导出不对中的透镜和偏转器在系统中的电磁场表示式,电子轨迹方程及象差积分式等。根据这些公式所编制的计算机程序已用来计算了若干个实例,从中可见不对中误差效应的数值计算对于设计和装配电子束聚焦偏转系统起到指导性的作用。     

ANALYSIS AND COMPUTATION OF THE MAGNETIC FIELD PRODUCED BY NON-RADIAL DEFLECTORS

Analytical expressions are given for computing the magnetic potential and charac-teristic functions produced by the non-radial deflectors.These expressions are useful for designingthe defiectors such as those used in the color picture tubes and the electron beam lithographysystem.The computing results are in agreement with the measured values.     

基于三光斑的激光束离焦量实时检测方法

为了提高强激光系统中输出光束的光束质量,提出了一种利用三光斑来探测离焦的方法,该方法能够在探测器上横向探测光束轴向上三处位置的光斑尺寸,通过三光斑间的尺寸关系可计算出光束的离焦量,进而根据离焦量进行闭环校正。实验中通过调节整形系统对光束的离焦量进行离焦补偿,使得光束离焦量从（4.90.2） mm校正至（0.30.1） mm。实验结果表明,该方法结构简单,能够测量各种因素引起的强激光的发散会聚度,给出了离焦补偿的可靠判据,为解决强激光热效应造成的光束发散提供了一种新方法。     

基于柱面微透镜阵列的激光匀化系统设计及实验研究

为了获得平顶分布的长度连续可调的线光斑,设计了一种基于柱面微透镜阵列的光束整形系统,该系统采用两个相同的柱面微透镜阵列串联在一起,通过傅里叶透镜的聚焦作用在像平面上形成均匀的线光斑。基于矩阵光学理论,建立了成像光线矩阵,分析了影响光斑长度相关因素;基于傅里叶光学,进一步建立了光场数学模型,通过数值分析方法,模拟了光强分布特性。搭建了实验系统,获得了平顶分布的均匀线光斑,光斑长度在2~34 mm范围内连续可调,这种长度连续可调的线光斑在激光应用领域具有重要的应用价值,可以更好地满足实际生产需求。     

太赫兹高斯光束整形环形光束

由于很多实际应用中需要光斑环形分布,因此太赫兹高斯光束整形环形光束的研究具有重要的理论和应用价值。文中利用GS算法设计相位板,将太赫兹波段的高斯光束整形为环形光束。讨论了刻蚀台阶数量对该波段相位板整形结果的影响。对不同传输距离进行了仿真计算,并在实验中将热释电相机PyrocamⅢ作为实验中的探测器对不同传输距离进行了实验。实验结果表明,实验结果与仿真计算结果接近。     

高功率半导体激光器光束整形的设计和实现

为了使线阵半导体激光器光束能更好应用于激光远程无线电力传输,设计了基于光楔-曲面镜-棱镜组的线阵半导体激光束整形系统,采用数值计算方法,取得了系统中各元件的参量及理论整形效果。在此基础上加工出实物元件,搭建整形系统。实验中测得整形后的激光光斑尺寸为9.9cm×9.6cm,能量均匀度为68.9%,系统能量传输效率为71.3%,光束质量可满足接收端的光电池对激光空间均匀性的要求。最后分析了仿真系统与实验系统间产生差异的原因。结果表明,该系统可同时实现激光束阵列快轴和慢轴方向的扩束与准直,并能够调节输出光斑的形状及光强均匀度,且采用光学元件数量较少。光电池组件是激光无线电力传输过程的关键元件,该设计对激光转换效率的研究有较重要的实用价值。     

电子束曝光高斯分布束斑的Monte Carlo模拟

经地严格论证，提出一种计算简便，易于软件实现的电子束束斑直径定义方法，在此基础上运用Monte Carlo方法对高斯分布电子束斑进行模拟，给出模拟电子数分别为5000，20000，50000，100000时的模拟结果。     

用串接电光偏转器提高时空变换装置进行激光脉冲整形的能力

介绍了在时空变换装置中用两个电光偏转器串接和并接的工作原理 ,从理论上分析了用其提高激光脉冲整形的能力 ,进行了激光脉冲削波实验 ,实验结果与理论分析一致。用两个偏转器串接后 ,大大提高产生整形激光脉冲的能力     

MULTIPOLE ELECTROSTATIC DEFLECTORS FOR OBTAINING UNIFORM DEFLECTION FIELD

The general field solutions are presented for two kinds of infinitely long multipoleelectrostatic deflectors.A method is given to obtain uniform field near the optical axis.We calculated sixforms of deflectors,the concerned formulas and data are given.The relationship and difference between twokinds of deflectors are analysed.     

采用一级束控的声光偏转器

报道采用一级束控的声光偏转器，其带宽和衍射效率均明显优于传统器件结构的实验结果。它是高频宽带声光偏转器件发展采取的合理途径。     

电光偏转器的矩阵表示和应用

用光线追述的方法，导出了电光偏转器的矩阵表达式，是著名的ＡＢＣＤ矩阵的扩展，它包含了电光偏转器的时变项。井用矩阵光学的理论对由电光偏转器对构成的激光脉冲整形系统进行了研究，对实际应用的电光偏转器对参数的一致性、电脉冲的同步精度及光路排布提出了要求。     

激光扫描弧形柱面聚焦系统的研究

为了解决在柱面等曲面上激光打孔的问题和提高打孔成型效果,提出了一种扫描弧形柱面聚焦方案,系统将CO2激光器发射的脉冲激光调制后,入射到柱面聚焦镜压缩为线性光斑,之后经由旋转反射棱镜实现激光扫描,线性扫描光斑在经过弧形柱面聚焦镜后在曲面上聚焦为圆形光斑,实现了对光束的整形和曲面打孔。结果表明实现了在曲面上0.15mm大小的光斑,满足了包括烟支在内的工业生产需求,与传统的平面聚焦打孔方式相比本方案有更大的应用空间。     

基于等光程原理的激光引信光学整形方法

由于受环境、空间、功耗等方面的限制,常规弹药激光引信难以采用传统光束整形方法实现回波聚焦。本文针对常规弹药激光引信目标回波能量低、探测距离有限这一问题,研究非球面光学设计理论,提出一种基于等光程原理的单级非球面光学整形方法。建立激光接收系统ZEMAX光学理论模型,对比分析不同条件下光学整形能力,仿真结果显示相对于传统单级球面光学接收透镜,单级非球面光学接收透镜能将整形光斑中心辐照亮度提高三倍。在理论分析基础上进行光束整形对比实验,测试不同条件下整形光斑尺寸以及分布情况,实验结果显示单级非球面光学接收透镜能有效压缩光斑,汇聚激光回波能量。     

基于透镜阵列的眼科准分子激光光束整形与匀光系统

为提高屈光手术中准分子激光的能量利用率和光斑均匀性,设计了一套由双排透镜阵列和会聚透镜组成的准分子激光光束整形与匀光系统。借助近轴光学计算发现,通过调节双排透镜阵列的间距可以改变聚焦光斑的尺寸,通过调节透镜阵列与会聚透镜之间的距离可以改变光学系统的整体长度而不影响聚焦光斑的形态。利用光线追迹方法对该系统进行了模拟分析,在会聚透镜像方焦平面上获得了呈均匀分布的方形聚焦光斑,并给出了聚焦光斑尺寸随双排阵列透镜间距的变化过程。分析了接收面离焦对光斑尺寸和能量分布产生的影响,指出所设计的光束整形与匀光系统可以满足准分子激光屈光手术对激光光斑质量的要求。     

Numerical computation of the deflection fields in magnetic yokes with wedged coil-sections and in electrostatic deflectors with planar electrodes

The computational methods of deflection fields in magnetic yokes with wedged coil-sections and electrostatic deflectors with planar electrodes are discussed. The magnetic yokes with wedged coil-sections can be combined into various shapes of magnetic deflectors, which may offer a variety of choices for adjusting the deflection field distributions to reduce the deflection aberrations more effectively. An advantage of the planar electrostatic deflectors is the simplicity in structure, which might allow the deflectors to be used in the deflection array of multi-electron beam lithography systems. Based on the methods described in this paper two computer programs have been developed. As examples, the deflection field distribution of some typical deflectors have been computed.     

准直光束高斯特征对直写光斑强度的影响

通过建立非理想准直光束残余高斯特征的功率密度模型,阐述了光束准直效果与功率密度的关系,借助光束通光比例系数对直写光斑强度分布影响的分析,以光斑主瓣、旁瓣的强度和宽度为主要特征,讨论了直写光斑强度及强度分布与光束准直效果的变化规律,确定了合理选取激光直写系统中准直扩束比例系数的原则.通过仿真不仅系统阐述了理想准直光束与非理想准直光束所形成的直写光斑形状的差异,还描述了理想准直光束近似计算光斑强度分布时的误差形式,这一结论为激光直写机准直系统设计提供了理论依据.