1 中国科学技术大学国家同步辐射实验室，安徽 合肥 230029
2 中国科学技术大学光学与光学工程系，安徽 合肥 230026
离子轰击固体表面诱导的纳米结构具有小周期（10~100 nm）、大面积、准周期的特点。利用氩离子轰击在减反膜上制备出横向特征尺寸在100 nm附近、横向周期性与纵向连续性逐步明显的准周期纳米波纹结构。为了增大表征面积，利用极紫外散射法表征了上述自组织纳米波纹的形貌特征。结果显示，面内和锥角模式的极紫外散射法所获得的样品横向和纵向形貌特征，均能够与原子力扫描显微镜所获得的样品形貌特征相对应，这初步说明了此方法表征准周期纳米波纹结构基本形貌特征的可行性，为后续的定量分析提供基础。同时，利用极紫外同步辐射光表征的自组织纳米结构面积达到了mm2量级，将合肥光源计量光束线的表征范围拓展到自组织纳米结构，这也为未来探索极紫外光刻掩模的散射表征等研究提供参考。
极紫外 散射测量 同步辐射 离子轰击 自组织纳米结构 准周期 光学学报
2022, 42(19): 1936001
1 安徽工程大学 机械与汽车工程学院, 安徽 芜湖 241000
2 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230029
全息光刻-单晶硅各向异性湿法刻蚀是制作大高宽比硅光栅的一种重要方法, 而如何增大光刻胶光栅的占宽比, 以提高制作工艺宽容度和光栅质量是急需解决的问题。本文提出了一种热压增大光刻胶光栅占宽比的方法, 该方法通过加热加压直接将光刻胶光栅线条展宽。论文详细阐述了其工艺过程, 探究了占宽比增加值随施压载荷、温度的变化规律, 讨论了施压垫片对光刻胶光栅质量的影响。应用此方法制作了周期为500 nm的硅光栅, 光栅线条的高宽比达到了12.6, 氮化硅光栅掩模的占宽比高达0.72。热压增大光刻胶光栅占宽比的方法工艺简单、可靠, 无需昂贵设备、成本低, 能够有效增大占宽比, 且获得的光栅掩模质量高、均匀性好, 满足制作高质量大高宽比硅光栅的要求。
硅光栅 大高宽比 光刻胶光栅 占宽比 热压 silicon grating high aspect ratio photoresist grating duty cycle hot pressing
Author Affiliations
Abstract
1 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei 230029, China
2 Institut für Angewandte Physik, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Max-Wien-Platz 1, Jena 07743, Germany
3 Technische Universität Braunschweig, Laboratory for Emerging Nanometrology, Pockelsstr. 14, Braunschweig 38106, Germany
4 Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Bundesallee 100, Braunschweig 38116, Germany
Near-field holography (NFH), with its virtues of precise critical dimensions and high throughput, has a great potential for the realization of soft x-ray diffraction gratings. We show that NFH with reflections reduced by the integration of antireflective coatings (ARCs) simplifies the NFH process relative to that of setups using refractive index liquids. Based on the proposed NFH with ARCs, gold-coated laminar gratings were fabricated using NFH and subsequent ion beam etching. The efficiency angular spectrum shows that the stray light of the gratings is reduced one level of magnitude by the suppression of interface reflections during NFH.
050.1950 Diffraction gratings 120.4610 Optical fabrication 220.4000 Microstructure fabrication 340.7480 X-rays, soft x-rays, extreme ultraviolet (EUV) Chinese Optics Letters
2016, 14(9): 090501
Author Affiliations
Abstract
1 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei 230029, China
2 Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100076, China
To reduce the cost and achieve high diffraction efficiency, a modified moiré technique for fabricating a large-aperture multi-level Fresnel membrane optic by a novel design of alignment marks is proposed. The modified moiré fringes vary more sensitively with the actual misalignment. Hence, the alignment accuracy is significantly improved. Using the proposed method, a 20 μm thick, four-level Fresnel diffractive polyimide membrane optic with a 200 mm diameter is made, which exhibits over 62% diffraction efficiency into the +1 order, and an efficiency root mean square of 0.051.
220.1140 Alignment 050.1380 Binary optics 310.6845 Thin film devices and applications Chinese Optics Letters
2016, 14(10): 100501
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230029
2 杭州电子科技大学 生命信息与仪器工程学院 浙江 杭州 310018
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 工程光学部, 四川 绵阳 621900
综述了近五年来为神光装置研制大口径熔石英采样光栅所取得的主要进展。提出了大尺寸采样光栅的化学机械抛光技术, 将全息光刻-离子束刻蚀的430 mm口径采样光栅的采样效率均匀性控制在均方根值低于5%, 满足了采样光栅的设计要求。针对采样光栅的阈值特性, 利用二次离子质谱技术, 定量表征了采样光栅制备过程中引入的污染及其清洗效果, 优化、发展了采样光栅的清洗方法。探索了基于氢氟酸和感应耦合等离子体刻蚀的熔石英基底处理技术, 结合干湿法处理技术来去除熔石英光栅基底的亚表面损伤。为进一步提升采样光栅抗激光辐射损伤特性, 提出将发展大尺寸熔石英采样光栅的氢氟酸处理方法及具有亚波长减反光栅结构的采样光栅的制备方法。
熔石英 采样光栅 采样效率 激光损伤阈值 亚表面损伤 抛光 刻蚀 综述 fused silica Beam Sampling Grating (BSG) sampling efficiency laser-induced damage threshold subsurface damage polishing etching review 光学 精密工程
2016, 24(12): 2896
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室，安徽 合肥 230029
2 北京空间机电研究所，北京 100076
为了满足空间衍射成像系统对大口径、轻量化衍射元件的需求，设计制作了直径为400 mm 的聚酰亚胺(PI)薄膜菲涅尔衍射元件。通过紫外光刻、离子束刻蚀等微细加工方法在石英基底上制作衍射图形，然后将衍射图形复制到 PI 薄膜上得到菲涅尔衍射型薄膜元件。结合有限元法探究了薄膜复制过程中热应力的变化规律及降低热应力的方法，分析了影响薄膜衍射效率的因素及薄膜制作误差、温度变化对薄膜成像的影响, 最终实现了大面积薄膜与基底的分离，并通过局部氧气等离子体轰击提高了薄膜衍射效率的均匀性。经测试，薄膜菲涅尔衍射元件的厚度约为20 μm，在波长633 nm处的实际衍射效率平均值为33.14%，达到了理论效率的81.83%,衍射效率的均方根值RMS=0.01。实验结果表明，通过紫外光刻、离子束刻蚀和薄膜复制的方法可以得到大口径、高衍射效率的薄膜菲涅尔衍射元件。
衍射光学 大口径衍射元件 PI薄膜 衍射效率 空间望远镜 diffraction optics large diameter diffraction elements pI membrane diffraction efficiency space telescope
Author Affiliations
Abstract
1 中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所, 上海 201800
2 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
To probe the electron density distribution of the plasma,double-frequency grating shearing interferometry based on the soft X-ray laser technology is developed.The 13.9 nm Ni-like Ag soft X-ray laser is used as a probe to make attempt on the diagnosis of laser produced plasma from a planar gold wafer target.Clear interference fringes image is achieved,which fully demonstrates the practicability of this technology.However,there are some problems such as the unclear target surface in the image.Analysis indicates the main reasons of these problems and a reasonable solution is proposed to improve this technology.
等离子体诊断 干涉技术 软X射线激光 diagnoses of plasma interference technique soft X-ray laser Collection Of theses on high power laser and plasma physics
2015, 13(1): 062003
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
2 安徽大学 物理与材料科学学院, 合肥 230601
针对大面积衍射光学元件制作过程中对光刻胶均匀涂覆的困难，研究弯月面均匀涂胶方法。利用沟槽型弯月面涂胶机，分析影响光刻胶厚度和厚度均匀性的因素。从实验上验证了光刻胶的胶厚和涂覆扫描速率的正相关关系。分析了光刻胶的浓度、基片与涂覆器刀口间隙、供胶速率等因素对胶厚及胶厚均匀性的影响。利用非接触式的激光微位移传感器监测基片和涂覆器刀口间隙，控制此间隙的抖动小于15 μm，优化系统运行的稳定性，提升了弯月面涂覆胶厚的均匀性，实现了胶厚峰谷值偏差3%和标准偏差0.5%的均匀光刻胶涂覆，能够满足脉宽压缩光栅等制作过程中对光刻胶均匀涂覆的需求。
弯月面涂胶 大面积衍射光学元件 光刻胶均匀涂覆 meniscus coating large area diffractive optic plates photoresist uniformity coating 强激光与粒子束
2015, 27(12): 121003
1 中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所, 上海 201800
2 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
针对高温稠密激光等离子体临界密度附近电子密度的诊断需求,发展了基于软X射线激光的软X射线双频光栅干涉诊断技术.利用波长13.9 nm的类镍银软X射线激光作为探针,掠入射式的双频光栅作为分光干涉元件,对激光辐照金平面靶产生的等离子体进行诊断尝试.实验获得了清晰的干涉条纹图像,充分表明该技术的实用性.但结果中存在靶面不清晰等问题,为此,提出了初步的解决方案.
等离子体诊断 干涉技术 软X射线激光 diagnoses of plasma interference technique soft X-ray laser 强激光与粒子束
2015, 27(6): 062003
中国科学技术大学,国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230029
解调飞机上变栅距光栅位移传感器的微型光谱仪在受到严重的高低温冲击后会出现温度漂移.针对航空领域中变栅距光栅位移传感器的解调系统研制了一种具有实时温度补偿功能的微型光纤光谱仪.为了实现实时温度补偿,分析了温度变化对微型光谱仪的影响,并对传统的交叉式Czerny-Turner光路进行了优化,用ZEMAX软件模拟得到:在相同的受热产生的变形条件下,优化的C-T光路光谱漂移量相比优化前的更小且整体漂移线性度更好.在此基础上提出了一种引入参考光来实现实时温度补偿的方法,并最终基于改进的C-T光路制作了一个体积为80 mm×70 mm×70 mm、工作波段在500～1 000 nm、积分时间为8 ms～1 000 ms、光学分辨率约为2 nm的微型光纤光谱仪,用实验验证了优化的C-T光路的光谱温度漂移情况及温度补偿方案的可行性.实验结果表明在近60 ℃范围内的温度冲击下,研制的微型光谱仪能够达到波长标准误差小于0.1 nm,波长最大误差小于传感器系统所要求的0.3 nm,满足初始的设计要求.该微型光谱仪的创新之处在于采用了优化的交叉式C-T光路作为色散系统且基于引入参考光的方法实现了实时温度补偿功能。
微型光纤光谱仪 温度补偿 交叉Czerny-Turner光路 光谱整体漂移 Micro-fiber spectrometer Temperature drift Cross Czerny-Turner optical structure Spectrum drift 光谱学与光谱分析
2015, 35(5): 1409
