为了提高数字灰度光刻系统的焦深，研究了基于点扩散函数稳定性的光瞳编码优化方法，在此基础上综合考虑系统的成像对比度和分辨率，利用工程计算软件MAPLE和光学设计软件ZEMAX设计了一种分辨率为1μm的含有5区相位型光瞳滤波器的长焦深数字灰度光刻系统。结果表明，系统调制传递函数表现出离焦不变性，在保证像方分辨率的前提下，系统的焦深被延拓到原有焦深的2.5倍以上，且在整个焦深空间内系统性能与焦点处保持一致,从而提高了光刻系统的工艺容限。所得实验结果与理论分析一致，说明了设计的可行性。
光学设计 长焦深 相位型光瞳滤波器 无掩膜光刻 optical design long focal depth phase-only pupil filter maskless lithography
1 中国计量学院光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
2 中国科学院光电研究院, 北京 100094
为研究连续型相位光瞳滤波器对光学成像系统成像效果的影响，并实现对远场光学成像系统分辨率的提升，设计了一种多项式函数形式的相位型光瞳滤波器，证明其可以实现三维超分辨。给出了其与一种典型三区型相位光瞳滤波器的超分辨效果的对比。通过对比可以发现，在分辨效果的改善上，横向分辨率有明显提升，但施特雷尔比会有所下降。此外，由于此种形式光瞳滤波器可以通过提高多项式次数来增加可调参数，因此其对超分辨效果的提升还有一定的改善空间。关于多项式函数形式的相位光瞳滤波器的计算结果，对实际中制作连续相位型光瞳滤波器亦有一定的参考价值。
光学器件 成像系统 三维超分辨 相位型光瞳滤波器 多项式函数 光学学报
2011, 31(12): 1211002
1 青岛大学物理科学学院, 山东 青岛 266071
2 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室, 上海 201800
利用矢量衍射理论设计了适用于共焦显微等大数值孔径系统的三区二元相位型超分辨光瞳滤波器。数值模拟了等效数值孔径为1.4的共焦显微系统焦点附近的光强分布，根据系统所需要的斯特雷尔比和轴向分辨率，采用优化搜索算法求解了能够实现光学超分辨的三区二元相位型光瞳滤波器结构。结果表明，利用所设计的三区二元相位型光瞳滤波器可以在较低旁瓣能量的前提下实现共焦显微系统及其它大数值孔径系统的轴向超分辨率。
共焦显微系统 光学超分辨 矢量衍射理论 相位型光瞳滤波器
安徽工业大学数理学院, 安徽 马鞍山 243032
高数值孔径物镜下，必须采用矢量衍射方法研究焦点区域的光强分布。根据矢量衍射理论，研究了利用三环相位光瞳滤波器实现光束整形的技术。通过对数值孔径为0.85的物镜焦点区域光强分布的数值模拟，利用优化搜索算法得到了可以实现光束整形的三环相位结构。模拟结果表明，利用三环相位光瞳滤波器，不仅可以在焦面上实现光强的平顶分布，而且还可以得到单环衍射光束。分析了归一化半径和相位变化对光束整形质量的影响，发现通过改变归一化半径，不仅能够控制单环衍射光束的半径大小，还可以改变焦点光强的强弱。
衍射 矢量衍射理论 光束整形 相位型光瞳滤波器 激光与光电子学进展
2011, 48(7): 070501
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
提出了一种基于单轴晶体制作的相位型光瞳滤波器,与普通的相位型光瞳滤波器相比较,单轴晶体相位型光瞳滤波器不仅制作简单,而且相位差有一定的可调节性。与液晶制作的相位型光瞳滤波器相比较,虽然单轴晶体相位型光瞳滤波器的可调节性不如液晶相位型光瞳滤波器,但是单轴晶体相位型光瞳滤波器成本低,而且也不会对光的衰减过大。单轴晶体相位型光瞳滤波器可以实现对焦斑分布的连续调节。通过理论分析和数值计算,论证了单轴晶体相位型光瞳滤波器的可行性,并且具体设计了两区型的单轴晶体相位型光瞳滤波器。
物理光学 光瞳滤波器 相位型光瞳滤波器 单轴晶体 超分辨
南开大学、天津大学联合研究院,南开大学现代光学研究所,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300071
根据矢量衍射理论,提出了一种设计纯相位型光瞳滤波器的新方法.根据该方法所设计的滤波器主要应用于采用高数值孔径显微物镜的成像系统.对点扩散函数中的指数因子进行二次近似处理后,可以得到超分辨参量与滤波器参量的近似关系式.以三区相位型滤波器为例,讨论了该近似关系式的有效性.给出一个设计实例,根据所要求的超分辨性能要求设计滤波器.模拟结果表明,该滤波器达到了设计要求,最后利用共焦系统点扩散函数的乘积特性,大大减弱了旁瓣的影响.
矢量衍射理论 相位型光瞳滤波器 共焦显微术
