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。     

DY-2001A型纳米级电子束曝光机中静电偏转器的设计

基于纳米曝光要求和JSM-35CF型扫描电镜,设计了一组上下偏转器长度不一致的静电偏转器,使偏转灵敏度大大提高.采用二阶有限元法计算了八极静电偏转器的轴上场分布.高精度的场分布有利于高级像差.为了使系统的总体像差最小,结合具体电子光学系统,用最小二乘法对偏转器的激励强度、转角及其在系统中的位置进行优化,得到直至五级分量的像差.动态校正后,偏转场为80μm×80μm时,束斑分辨率约为3.2 am;偏转场大小为1 mm×1 mm时,束斑分辨率约为29.8 nm.结果表明,应用该组静电偏转器的电子光学系统的分辨率满足纳米曝光的要求.     

可实现二维光束偏转的液晶相控阵模型

针对常用的闪耀光栅模型只能实现一维光束偏转、 分布不匀、偏转范围离散的不足,本文提出了一种基于微波相控阵的液晶二维光束偏转模型 。该方法通过直接控制电极相位差来改变光束偏转方向。在进行有效精确的光束偏转前,需 要对输出量进行线性度和耦合度测试。结果表明该方法具有很好的线性度,二维方向上存在 一定的耦合度。接着对二维偏转精度进行了实验,结果表明在2.1 mr ad偏转范围内实现了在x方向上优于14的连续偏转,以及在y方向上优于12的连 续偏转。最后,本文在一维偏转的基础上,实验并分析了相位图的旋转角度对偏转精度的影 响。因为探测器分辨率以及耦合度的影响,提高偏转精度可以通过利用高分辨率的探测器或 对解耦技术进行研究。     

基于量子协方差成形估计器的MIMO检测方法

协方差成形最小二乘估计器是量子信号处理框架内基于MMSE协方差成形方法的一种新型线性估计器.本文将协方差成形最小二乘估计器应用于MIMO系统检测,提出了基于协方差成形最小二乘估计器的MIMO系统检测算法,通过数值计算进行性能分析,仿真结果表明协方差成形MIMO检测方法的误码率性能优于传统ZF和MMSE检测方法,同时系统性能与目标成形矩阵有关.     

楔形偏转线圈和平板电极静电偏转器的偏转场的计算方法

本文介绍楔形截面的偏转线圈和平板电极的静电偏转器的偏转场的计算方法。楔形线圈可以组合成形状多样的组合磁偏转器,有利于通过适当改变场分布形状,进一步减小偏转象差。矩形平板电极静电偏转器的优点是结构简单,有希望用它组成多电子束系统的偏转器阵列。根据上述两种偏转器的计算方法,已建立起实用的计算机程序,计算了一些典型结构偏转器的场分布。     

GaAs自旋极化电子源球形偏转器电子光学设计

GaAs极化电子源对于极化低能电子衍射(PLEED)和反光发射谱仪有重要的意义[1][2]。整个电子源由90°球形偏转器、双圆筒透镜及单透镜组合而成的束流传输系统组成。在系统的电子光学设计中,我们最感兴趣的是90°球形偏转器,因为很少见到这方面的设计资料。这是一种非旋转对称系统,而比较成熟的计算机辅助设计软件大都是用于旋转对称系统的。为了设计90°球形偏转系统,我们把有限差分法旋转对称静电场程序加以改变,使之适合于二维不对称平面场的计算。在编制的软件[3]中,整个网格的划分可以随系统的横向和纵向的比例自由选择。可以选择50×3…     

免缩放因子双步旋转CORDIC算法

集成电路设计中经常使用CORDIC算法实现高效的向量旋转操作.当前对该算法的研究热点集中在减少该算法的迭代次数、扩展其收敛范围以及降低缩放因子补偿操作的代价等问题上.本文提出免缩放因子的双步旋转CORDIC算法使用双步旋转策略,减少了免缩放因子CORDIC算法的迭代次数,将收敛区间扩展到了整个圆周区间.实验结果表明,该算法保持高计算精度的同时减少了迭代次数和面积消耗.     

电光移频器在光外差干涉测量系统中的应用

本文首次提出了一种采用电光移频器取代机械旋转波片、实现光外差干涉测量的方法。此方法避免了机械旋转波片带来的复杂机械传动机构,并可获得比机械旋转波片方法大得多的移频。据此,我们设计了一个LiNbO_3晶体移频器,并在用其构成的模拟光外差干涉测量系统上进行了实验。实验结果表明,采用电光移频器的系统可获得很好的相位测量精度和相位测量线性度。     

级联畴反转结构大角度电光偏转器的设计与仿真

针对大角度的高速光扫描,利用三角形畴反转结构的电光偏转性质,设计了一种大角度电光偏转器,由1个抛物形和10个半抛物形畴反转结构偏转器级联组成。通过对抛物形和半抛物形偏转器的参数优化,得到了该电光偏转器的优化结构,设计完成的级联偏转器整体尺寸为130.0 mm×16.0 mm×0.5 mm(长×宽×高),当施加电场为±10.09 V/μm时,偏转器扫描范围为±30.6°。利用光束传播法(BPM)对偏转器进行了性能仿真,仿真表明在修正电压下,偏转器很好地实现了大角度的电光偏转功能,仿真结果与理论分析相符合。     

光导波的声光布喇格偏转

本文介绍利用光导波与声表面波互作用的布喇格偏转器的设计、制作和实验结果。在Y切LiNbO_3光波导上制作了中心频率为165兆赫的多元平行阵列换能器,偏转器有效带宽为35兆赫、50％衍射效率所需电驱动功率约为100毫瓦。利用中心频率为250兆赫的相控阵换能器和第一级声束跟踪第二栅瓣束控实现了有效带宽为95兆赫、50％衍射效率仅需约90毫瓦电驱动功率的偏转器性能。偏转光斑和非偏转光斑的质量尚好,并未观察到两者之间的模式转换现象。     

DESIGN AND PERFORMANCE OF SHAPING DEFLECTORS FOR VARIABLY SHAPED ELECTRON BEAM LITHOGRAPHY

In order to obtain uniform exposure in variably shaped electron beam lithography,the beam current density and edge resolution on the target must not change for different spotshapes and sizes.The key to the goal is the appropriate design of shaping deflectors.A linearand rotation compensation approach is presented.Values of linear and rotation compensationfactors versus the distances between electron source image and centers of deflectors are measuredon an experimental electron beam column with variable spot shaping.The experimental resultsare in good agreement with the calculated ones.     

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。