微納光學(xué)功能材料無掩模光刻制備中的相位控制技術(shù)與波前工程設(shè)計.pdf

1、對光子本性的認識和光子的操控是物理學(xué)的重要研究課題之一?，F(xiàn)代光學(xué)發(fā)展以及微納光電子產(chǎn)業(yè)的進步對微納加工結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、微型化程度要求越來越高。而隨著人們認識水平的不斷提高和產(chǎn)業(yè)科技的飛速發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)對光控制操控的功能性微納尺度光學(xué)結(jié)構(gòu)／光學(xué)材料的理論和技術(shù)更加為人們所關(guān)注。結(jié)合相位控制的無掩模激光干涉光刻技術(shù)將會是一個很有前途的微納光學(xué)功能結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)手段。 隨著光機電技術(shù)的不斷進步和對光的操控能力進一步增強，人們已經(jīng)關(guān)注到在多光

2、束干涉光刻方法中引入相位的調(diào)制會帶來令人驚喜的效果。對多光束干涉光刻中的每一光束相位進行定量控制及實時操控，不僅能夠改善曝光過程中相位的漂移對系統(tǒng)穩(wěn)定性及阱深的限制，提高全息光刻的刻蝕質(zhì)量及加工深度；更重要的是，它可以有效的進行多功能復(fù)雜微納光學(xué)器件的設(shè)計加工，并為可調(diào)諧光子器件、復(fù)雜光學(xué)器件結(jié)構(gòu)的波前工程設(shè)計及加工等研究提供了極具潛力的研究方法。 本論文將分為四個部分： 第一章，簡要介紹了微納光學(xué)加工技術(shù)的發(fā)展，以及相

3、位控制的無掩模激光干涉光刻技術(shù)的研究意義。 第二章，詳細論述了相位控制多光束干涉理論，并對相位調(diào)制的多光束干涉光刻圖案進行模擬，理論上證明了相位控制對干涉光強圖案的空間平移、周期改變、圖案改變等調(diào)制效果。 第三章，具體介紹了三種多光束干涉中的相位控制技術(shù)，主要包括共線雙光束的大行程相位差控制系統(tǒng)及其簡化系統(tǒng)、非共線雙光束的相位差鎖定及控制技術(shù)以及液晶相位調(diào)制器。并利用相位控制技術(shù)進行了三光束干涉光刻實驗研究。通過CCD圖

4、像實時記錄以及感光介質(zhì)曝光記錄的手段實現(xiàn)了三光束干涉二維圖案的穩(wěn)定曝光及相移多曝光方法制備各向異性光學(xué)結(jié)構(gòu)。 第四章，詳細介紹了相控多光束干涉方法實現(xiàn)可調(diào)諧周期性結(jié)構(gòu)及復(fù)雜微納功能結(jié)構(gòu)實驗。分別進行了三光束、四光束二維周期圖案的相控調(diào)諧實驗，并利用三光束調(diào)諧干涉光強圖作用于實時感光介質(zhì)(摻雜的液晶介質(zhì))實現(xiàn)可調(diào)諧光柵，并利用相位控制多光束干涉制作了一維準缺陷型光學(xué)結(jié)構(gòu)。最后詳細闡述了波前工程設(shè)計結(jié)合相位控制實現(xiàn)復(fù)雜微納結(jié)構(gòu)的全息