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(jì).pdf

1、對(duì)光子本性的認(rèn)識(shí)和光子的操控是物理學(xué)的重要研究課題之一。現(xiàn)代光學(xué)發(fā)展以及微納光電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步對(duì)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(rèn)識(shí)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(duì)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(huì)是一個(gè)很有前途的微納光學(xué)功能結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)手段。 隨著光機(jī)電技術(shù)的不斷進(jìn)步和對(duì)光的操控能力進(jìn)一步增強(qiáng)，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(huì)帶來令人驚喜的效果。對(duì)多光束干涉光刻中的每一光束相位進(jìn)行定量控制及實(shí)時(shí)操控，不僅能夠改善曝光過程中相位的漂移對(duì)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(jìn)行多功能復(fù)雜微納光學(xué)器件的設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)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(xì)論述了相位控制多光束干涉理論，并對(duì)相位調(diào)制的多光束干涉光刻圖案進(jìn)行模擬，理論上證明了相位控制對(duì)干涉光強(qiáng)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(jìn)行了三光束干涉光刻實(shí)驗(yàn)研究。通過CCD圖

4、像實(shí)時(shí)記錄以及感光介質(zhì)曝光記錄的手段實(shí)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(xì)介紹了相控多光束干涉方法實(shí)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(shí)驗(yàn)。分別進(jìn)行了三光束、四光束二維周期圖案的相控調(diào)諧實(shí)驗(yàn)，并利用三光束調(diào)諧干涉光強(qiáng)圖作用于實(shí)時(shí)感光介質(zhì)(摻雜的液晶介質(zhì))實(shí)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(zhǔn)缺陷型光學(xué)結(jié)構(gòu)。最后詳細(xì)闡述了波前工程設(shè)計(jì)結(jié)合相位控制實(shí)現(xiàn)復(fù)雜微納結(jié)構(gòu)的全息