灰度掩模并行激光直写系统的总体设计

灰度掩模法是一种新的二元光学器件制做方法。研究了并行激光直写高性能灰度掩模的工作原理，对空间光调制器（SML）、精缩投影物镜和二维气浮平台等关键单元进行了分析，给出了并行激光直写系统的主要技术指标和初步实验结果。     

亚微米并行激光直写系统的建模及仿真研究

提出了一种基于强度调制型空间光调制器（SLM）的并行激光直写系统，建立了该系统的数学模型，并以闪耀光栅的制作为例，给出了该并行激光直写系统的仿真分析结果。研究表明，该系统可实现的最小特征尺寸达到亚μm级，采用逐个图形进行曝光的方式使其具有内在的并行特性，可大大提高激光直写的速度；该系统所制作的二元光学器件类似连续轮廓器件，理论上可达到80%以上的衍射效率。     

灰度掩模技术

二元光学被誉为“１９９０年代的光学技术”,在国防、科研、生产等领域都显示出广阔的应用前景。衍射光学元件有很多制作方法,比较成熟的有二元光学元件加工方法和激光或电子束直写技术加工方法。二元光学元件加工方法存在周期长、成本高且对准较困难的特点。激光或电子束直写技术所需设备比较昂贵,只适合高精度单件生产。介绍了近来发展起来的另一种比较有前任的加工方法一灰度掩模法,并展望了其发展前景。     

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。     

激光直写系统制作掩模和器件的工艺

激光直写系统是国际上９０年代制作集成电路光刻掩模版的新型专用设备。微细加工光学技术国家重点实验室从加拿大引进了国内第一台激光直写系统。利用这台系统，通过高精度激光束在光致抗蚀剂上扫描曝光，将设计图形直接转移到掩模或硅片上。激光直写系统的应用，可以分成一次曝光制作光刻掩模和多次套刻曝光制作器件两个方面。介绍使用激光直写系统制作光刻掩模和套刻器件的具体工艺，并给出利用激光直写工艺做出的一些掩模和器件的实例     

激光直写系统在ASIC器件制作中的应用

激光直写系统是制作光刻掩模和ASIC器件的新型专用设备。微细加工光学技术国家重点实验室引进了男内第一台激光直写系统，利用这台系统，通过高精度激光束在光致抗蚀剂上扫描曝光，能够把设计图形直接转移到掩模版或芯片上，本文介绍激光直写系统在ASIC器件制作中的应用和具体工艺。     

飞秒激光组装一维纳米材料及其应用

一维纳米材料具有众多优异的特性,是构建微纳米功能性器件的基石。实现一维纳米材料在二维和三维空间的高精度和高定向组装是充分发挥其应用潜力的关键,同时也是制造难点。在众多纳米材料组装技术中,飞秒激光直写诱导组装技术具有独特优势,可实现一维纳米材料在任意三维结构中的可设计、高定向及高精度的组装。首先简要介绍了一维纳米材料组装研究的背景,并总结了非激光直写组装技术的研究现状和存在的挑战,然后较详细介绍了飞秒激光直写技术在一维纳米材料组装研究中的进展,重点回顾了金属(包括Au和Ag纳米线)、半导体(包括CNTs和ZnO)一维纳米材料的飞秒激光直写组装及微纳光电子功能器件的制造。并讨论了诱导一维纳米材料定向排布的光学力和非光学力(包括剪切力、体积收缩应力和空间限制)的作用机理,理论计算和实验研究结果验证了飞秒激光诱导的非光学力作用是导致一维纳米材料定向排布的主要原因。最后探讨了目前飞秒激光组装技术面临的一些问题和未来在高精度纳米材料组装和三维功能器件集成方面的发展趋势。     

飞秒激光直写透明光学材料光波导的研究进展

综述了飞秒激光直写光波导的加工过程和表征方法、可直写形成光波导的不同透明光学材料以及直写光波导应用的进展。总结了飞秒激光直写引起的折射率变化与材料有关,同时还依赖于加工的脉冲能量、脉冲宽度、偏振以及扫描速度等。指出飞秒激光微加工在光子器件领域的有很好的应用前景。     

光子拓扑绝缘体：超快激光直写加工与应用（特邀）

超快激光直写技术可以高精度加工任意三维波导结构,从而实现新型拓扑模型以及集成化的拓扑光子器件。通过经典的拓扑结构（如一维二元复式晶格、非对角Aubry-André-Harper晶格、蜂窝晶格）,阐述拓扑光学的基本原理和现象（如Thouless泵浦,手性边缘态、局域态与拓扑不变量之间的关系）,介绍最新的拓扑光子学进展与应用（如高阶拓扑绝缘体、Floquet拓扑绝缘体、非厄米拓扑、非线性拓扑,以及量子拓扑保护）,重点综述在超快激光直写平台下实现的拓扑现象与应用。     

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。     

二元光学元件的制作及其误差分析

详细介绍了二元光学元件制作的光刻技术和一些新的制作工艺,包括薄膜沉积法、激光束或电子束直接写入法和准分子激光加工法．针对用于ＣＯ２激光器模式优化的二元光学反射镜,分析了元件制作误差,包括掩模对准误差、台阶刻蚀深度误差和台阶刻蚀宽度误差对谐振腔振荡模式的影响．     

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。     

双、单光束互换光学头方光斑激光直写系统设计

设计了一种具有方形光斑的新型激光直写系统，用双远心投影透镜组获得方形光斑并以逐点光刻模式运行，改善了衍射图形光刻质量，提高了系统运行效率。该系统具有双、单光束互换功能，双光束干涉用于衍射光变图像的直写，单光束进行二元衍射元件的光刻，实现了不同特性的衍射器件输出，从而解决了在同一幅光刻胶干板上同时进行具有微米量级干涉条纹的衍射光变图像和二元相位图形的直写问题。双光束干涉调制的衍射图像分辨率达到2540dpi，方光束点尺寸为5～20μm。给出了光变衍射图像和两台阶二元相位编码图形的制作结果。     

图像柱面压缩全息光学元件的制作技术

文章旨在提出一种用于激光直写合成全息拍摄的全息光学元件的制作技术。实验结合激光直写合成全息拍摄时所需柱面透镜的功能,参考全息光学元件的制作原理来制作图像柱面压缩全息光学元件,实现柱面透镜的光学功能,并使元件具有大面积、短焦距、会聚光均匀分布的特点,满足激光直写合成全息拍摄对图像的需求。通过实验,应用自制全息光学元件拍摄出来的全息图具有较好的水平视差和较大的视场角,并具有较高的衍射效率。实验和理论分析表明,用文章所提出的图像柱面压缩全息光学元件来代替传统的光学元件,进行激光直写合成全息图的记录是一种十分可行的,可以有效改进图像质量,提高光能利用率的方法。     

电子束直写制作低效取样光栅

低效取样光栅是激光取样技术的一种重要元件 ,它可以看成离轴的二相位的菲涅耳波带板。基于菲涅耳波带板的形成原理 ,对取样光栅的变周期环带结构进行了理论分析 ,推导出取样光栅的透过率函数。并在此基础上 ,采用电子束直写加工光栅掩模 ,制作取样光栅。该方法与一般的光学全息方法相比 ,具有设计灵活、重复性好、适于大批量生产等优点。     

激光直写法制备条形光波导中的功率密度阈值

采用溶胶-凝胶法(sol-gel)在Si基SiO2衬底上制备了SiO2-TiO2芯层薄膜,构成了以SiO2为下包层,空气为上包层的平面光波导。利用光纤激光器对平面波导的芯层进行直写,结合后续的化学腐蚀工艺得到了SiO2-TiO2条形光波导,并着重研究了激光直写波导过程中存在的功率密度阈值以及阈值随薄膜预热处理温度的变化关系。研究结果表明,激光直写SiO2-TiO2波导存在起始收缩阈值和烧蚀损伤阈值;随着薄膜热处理温度的提高,两个阈值同时增大,其中损伤阈值的增大趋势要大于收缩阈值;因而薄膜可承受的直写光斑直径变小,所得波导宽度显著减小。最后对直写制得条形光波导的导光性能作了测试分析,验证了波导的三维导光性。     

衍射光学元件的加工工艺及其在各种光谱镜头中的应用

综述了当前衍射光学元件的加工制作工艺方法,包括光刻法、薄膜沉积法、直写法、金刚石车削法、准分子激光加工法、灰阶掩模法和复制法。详细说明了这几种方法加工衍射光学元件的工艺过程,并分析了各种加工方法的优缺点。介绍了衍射光学元件在各种光谱镜头中的应用,分别给出了衍射面在可见光波段、红外波段和紫外波段系统中的具体设计实例。最后得出结论,说明衍射光学元件可以增加设计自由度,简化系统结构,减小体积,减轻质量,改善像差,提高系统成像质量。