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全息光栅曝光系统中空间滤波器孔径与激光束腰关系的选择方法

韩建 巴音贺希格 李文昊

全息光栅曝光系统中空间滤波器孔径与激光束腰关系的选择方法

韩建, 巴音贺希格, 李文昊
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  • 在全息光栅制作过程中, 由空气悬浮颗粒及光学器件缺陷引起的散射光会被记录在光刻胶上, 既影响光栅衍射效率, 又会带来光栅杂散光. 为消除系统散射光, 需要对激光光束的高频成分进行滤波处理. 但是, 激光光束通过空间滤波器后发生衍射, 进而影响干涉场质量, 因此选择合适的空间滤波器孔径是搭建全息光栅曝光系统的前提条件. 根据标量衍射积分理论, 通过卷积计算滤波光束的振幅分布分析光束的相位变化, 以光束相位突变位置远离光束中心为依据确定滤波器针孔半径与光束束腰半径的比值下限; 根据滤波光束的能量守恒关系, 通过滤波光束的高斯参数变化描述光束的衍射强弱规律, 以光束发生衍射的临界条件确定滤波器针孔半径与光束束腰半径的比值上限. 结果表明, 当空间滤波器针孔半径与激光束腰半径之比满足1.52 a/02.2时, 滤波光束曝光区域相位恒定, 光束能量通过率大于99%, 在此区间空间滤波器滤波效果最好.
      通信作者: , bayin888@sina.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60478034)、国家科技支撑计划(批准号: 2006BAK03A02)和吉林省科技发展计划(批准号: 20070523, 20086013)资助的课题.
    [1]

    Chen C G 2003 Ph. D. Dissertation (Cambridge: Massachusetts Institute of Technology)

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    Roberts A 1987 J. Opt. Soc. Am. 4 1970

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    Belland P, Creen J P 1982 Appl. Opt. 21 522

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    Cerjan C 1994 OSA Proceedings on Extreme Ultraviolet Lithography (Monterey: Optical Society of America) pp19---21

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    Yu D Y, Tan H Y 2006 Engineering Optics (Beijing: China Machine Press) p166 (in Chinese) [郁道银, 谈恒英 2006 工程光学 (北京: 机械工业出版社) 第166页]

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    Born M, Wolf E 2009 Principles of Optics (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp365---370 (in Chinese) [波恩M, 沃耳夫E 2009 光学原理 (中译本) (北京: 电子工业出版社) 第365---370页]

  • [1]

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    Jia X M, Xie X L 2006 Chin. J. Laser 33 1220 (in Chinese) [贾雪梅, 谢兴龙 2006 中国激光 33 1220]

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-06-20
  • 修回日期:  2012-04-28
  • 刊出日期:  2012-04-20

全息光栅曝光系统中空间滤波器孔径与激光束腰关系的选择方法

  • 1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033;
  • 2. 中国科学院研究生院, 北京 100049
  • 通信作者: , bayin888@sina.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 60478034)、国家科技支撑计划(批准号: 2006BAK03A02)和吉林省科技发展计划(批准号: 20070523, 20086013)资助的课题.

摘要: 在全息光栅制作过程中, 由空气悬浮颗粒及光学器件缺陷引起的散射光会被记录在光刻胶上, 既影响光栅衍射效率, 又会带来光栅杂散光. 为消除系统散射光, 需要对激光光束的高频成分进行滤波处理. 但是, 激光光束通过空间滤波器后发生衍射, 进而影响干涉场质量, 因此选择合适的空间滤波器孔径是搭建全息光栅曝光系统的前提条件. 根据标量衍射积分理论, 通过卷积计算滤波光束的振幅分布分析光束的相位变化, 以光束相位突变位置远离光束中心为依据确定滤波器针孔半径与光束束腰半径的比值下限; 根据滤波光束的能量守恒关系, 通过滤波光束的高斯参数变化描述光束的衍射强弱规律, 以光束发生衍射的临界条件确定滤波器针孔半径与光束束腰半径的比值上限. 结果表明, 当空间滤波器针孔半径与激光束腰半径之比满足1.52 a/02.2时, 滤波光束曝光区域相位恒定, 光束能量通过率大于99%, 在此区间空间滤波器滤波效果最好.

English Abstract

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