1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
光学稀疏孔径技术以其所具有的降低透镜加工面积、增大数值孔径和提升分辨率的能力被应用到超构透镜的设计和优化中。然而，目前稀疏孔径超构透镜的研究仅限于单波长，通常难以应用到宽波段成像领域。笔者基于波前编码和稀疏孔径技术设计了一种消色差稀疏孔径超构透镜。该消色差稀疏孔径超构透镜在加工面积降低至全孔径超构透镜25%的情况下，在可见光波段（400~700 nm）可实现与理想透镜一致的分辨率。该消色差稀疏孔径超构透镜既实现了对可见光波段的消色差，又解决了大孔径超构透镜的加工难题，具有加工成本低、消色差范围大、成像清晰等特点，在图像采集领域具有重要的应用价值。
光学器件 超构透镜 消色差 光学稀疏孔径 波前编码 维纳滤波
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049
3 白俄罗斯共和国开放式股份公司“精密电子机械制造设计局-光学机械设备”，白俄罗斯明斯克 220033
针对微反射镜阵列（MMA）微反射镜集中度高、尺寸小，在实际检测过程中相邻镜面反射光容易出现串扰的问题，提出了一种用于微反射镜阵列角位置检测的光斑串扰抑制算法。对照射到阵列中待测微反射镜及邻域微反射镜上的光强进行标定，通过求解光强矩阵方程获得每个微反射镜的角位置信息。仿真结果显示，在检测光斑尺寸大于单个微反射镜尺寸的串扰情况下，该方法的检测精度可保持10 μrad以上，满足光刻机使用指标需求。所提出的检测方法可有效解决MMA检测过程中的串扰问题，对光刻机自由光瞳照明模块的角位置检测具有重要意义。
测量 自由光瞳照明 微反射镜阵列（MMA） 角位置检测 光斑串扰抑制算法 中国激光
2023, 50(23): 2304003
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049
3 白俄罗斯共和国开放式股份公司“精密电子机械制造设计局-光学机械设备”，白俄罗斯明斯克 220033
石英晶体是一种重要的双折射材料，广泛应用于光学相关领域。石英晶体在宽光谱下的参数测量通常使用椭圆偏振法，但现有的椭偏测量仪器往往假定晶体的光轴与测量光路对准，从而引入测量误差，这一问题在紫外波段尤为显著。为此提出了一种采用椭圆偏振法精确测量石英晶体参数的穆勒矩阵模型，运用坐标变换和Berreman 4×4矩阵理论建立石英晶体参数与穆勒矩阵的关联，通过拟合计算可以得到晶体的厚度、光轴欧拉角和相位延迟量。实验结果显示，拟合得到的穆勒矩阵与测量结果高度一致，模型拟合的均方根误差<5，拟合厚度的相对误差<1%，拟合的欧拉角与测量结果吻合。该模型包含的信息丰富，拟合准确，对椭圆偏振法测量各向异性材料的精确参数具有重要参考价值。
测量 椭偏技术 石英晶体 介电张量 相位延迟量 欧拉角 中国激光
2023, 50(14): 1404006
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049
3 白俄罗斯共和国开放式股份公司“精密电子机械制造设计局-光学机械设备”，白俄罗斯 明斯克 220033
退偏器在深紫外光刻机照明系统中具有重要作用。尽管相关的设计、制造、性能评估已有一些报道，但是，相应的检测手段大多工作在可见光波段，目前仍缺乏直接对深紫外特定波长应用的退偏器进行性能检测的方法。本文提出了一种与激光光强波动无关的248 nm退偏器检测方法，使用248.372 nm波长的KrF准分子激光器作为光源，利用预起偏和偏振分光设计克服了激光光强波动造成的不利影响。误差分析表明，该方法适用于退偏器性能检测，绝对系统误差小于0.1226%，随机误差约0.2000%。验证实验和稳定性实验表明，测量偏振度均值与理论值高度一致，重复性水平与分析预期相当，再现性水平仅略差于重复性水平。这一方法为248 nm光刻机照明系统中使用的退偏器提供了一种稳定有效的离线性能检测手段。
测量 偏振检测 退偏器 深紫外 光刻 误差分析
光子学报
2020, 49(10): 1022001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
基于共振域光栅的特性,采用商用绝缘硅片设计并制备了一种用于近红外通信波段的高性能偏振器件。在1.460~1.625μm的波长范围内,利用时域有限差分算法设计了一种周期为0.98μm的全介质共振域光栅,该光栅的消光比最大值为55dB。根据设计结果,采用电子束直写曝光技术对该偏振光栅进行了实验制备,并进行偏振性能测试。结果表明,该光栅的横向磁场偏振光透过率约在80%以上,消光比在20dB以上,最大值可达到32dB,与仿真结果基本一致。相比于传统亚波长金属光栅的周期需要小于1/4入射光波长才能起偏的性质,该偏振光栅在周期为近波长的条件下即有较好的偏振性能,在制备上降低了光刻工艺的难度。此外,该偏振器件是基于商用绝缘硅片制备,与现有的成熟半导体工艺兼容,具有较强的集成性和实用性。
光学器件 偏振器 绝缘硅片 共振域光栅 透过率 消光比 中国激光
2020, 47(12): 1201005
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心, 北京 100049
扩展柯西色散模型是表征混合液晶在可见光至红外光谱的通用双折射率色散模型,然而随着混合液晶的应用范围进入紫外光谱区,扩展柯西色散模型不能很好地表征混合液晶在该波长范围内的双折射率色散。为此,引入Sellmeier模型表征混合液晶在紫外至红外光谱的双折射率色散,并利用光谱椭偏仪精确测量混合液晶的双折射率数值,然后采用非线性拟合的方法求解Sellmeier模型系数。结果显示,扩展柯西模型的χ2检验数值为0.0349,而Sellmeier模型的χ2检验数值为0.0019,在标准测试波长589 nm以及紫外波段378 nm下,Sellmeier模型拟合值都更接近于实际测量值。通过实验和χ2检验对比分析可以证明,相比于扩展柯西色散模型,Sellmeier模型在紫外至红外波段具有更好的拟合效果。
材料 混合液晶 双折射率色散 Sellmeier模型 Cauchy模型
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Information Optics and Optoelectronic Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Key Laboratory of Advanced Optical Manufacturing Technologies of Jiangsu Province & Key Laboratory of Modern Optical Technologies of the Ministry of Education, Soochow University, Suzhou 215006, China
We present a kind of large effective aperture metalens based on an optical sparse aperture (OSA) system. Each subaperture of the system is a metalens, which is comprised of just a thin Au film with patterned subwavelength rectangular annular arrays on a SiO2 substrate and has a numerical aperture of 0.46 with a diameter of 21.6 μm. Ring6 design was selected to enlarge the effective aperture and enhance the spatial resolution. Compared with the absent mid-frequency and high-frequency modulation transfer function of individual metalens, Ring6 can offer a full-frequency band and show a better restored image quality by using Tikhonov regularization.
optical sparse aperture metalens rectangular annular arrays Chinese Optics Letters
2020, 18(10): 100001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学料科学与光电工程中心, 北京 100049
3 白俄罗斯共和国开放式股份公司“精密电子机械制造设计局-光学机械设备”, 白俄罗斯 明斯克 220033
为实现金属光栅偏振器件在光刻机偏振照明系统中的应用,基于共振域光栅的反常偏振效应,提出一种以二氧化硅为基底、铝与氟化镁作为栅线材料的介质-金属光栅偏振器。与传统的亚波长金属光栅偏振器相比,该偏振器的光栅周期接近入射波长(0.19~0.20 μm),表现出透射TE偏振光、反射TM偏振光的反常特性。由时域有限差分算法(FDTD)的数值模拟结果可得,当波长为0.193 μm的光垂直入射时,该光栅偏振器对TE偏振光的透过率大于60%,偏振消光比大于180。与具有相同结构参数和栅线材料的单层金属光栅偏振器相比,该介质-金属光栅偏振器在深紫外波段具有良好的偏振性能,TE偏振光透过率提升了约10%,偏振消光比提升了4.5倍左右(在0.193 μm波长下)。
激光光学 深紫外波段 共振域光栅 反常偏振效应 光栅偏振器件 偏振性能
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 南京先进激光技术研究院, 江苏 南京 210038
在常温常压下,采用手持式激光诱导击穿光谱仪(LIBS)对铝合金中的镁、钛元素进行定量分析,以验证其稳定性及可靠性。手持式LIBS内置1064 nm Nd∶YAG 脉冲激光器,光路为反射式同轴结构。实验中采用AvaSpec-Mini 2048光谱仪,测量波长范围为240~420 nm。选取镁元素在285.17、383.83 nm处的特征谱线,钛元素在323.45、334.94 nm处的特征谱线,结合偏最小二乘法建立定标曲线模型。同种元素在不同特征谱线下的定标曲线斜率接近,线性相关系数R值均在0.9893及以上。测量结果与标准值具有较好的一致性,测量值相对误差均在8.70%及以下,样品中镁、钛元素检出限可达到10
-4量级。说明手持式LIBS能够实现对铝合金中镁、钛元素的定量分析,从而验证了手持式LIBS具有较好的稳定性和可靠性,对LIBS便携化的发展具有十分重要的意义。
光学制造 激光诱导击穿光谱仪 手持式 定量分析 铝合金 激光与光电子学进展
2019, 56(2): 023002
