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 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
基于柱面透镜修正Otto结构产生的表面等离子体共振(SPR)效应,提出一种测量金属薄膜厚度的方法。该方法无需用s偏振光提取背景光强,可直接利用在p偏振光入射条件下得到的单幅SPR吸收图像拟合背景光强,进而得到竖直方向上的归一化反射率曲线。从而建立光学薄膜模型并拟合了反射率曲线,反演出待测金属薄膜的厚度参数。实验对一个纳米级厚度的Au膜样品进行测量,测量结果表明,Au膜的平均厚度与商用光谱椭偏仪的测量结果之差为0.1 nm,验证了该方法的有效性。
表面等离子体共振效应 柱面透镜 金属薄膜 厚度测量
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Information Optics and Opto-Electronic Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Single layer lattice graphene deposited on the metal substrate can hardly be imaged by the optical microscope. In this Letter, a large field-of-view imaging ellipsometer is introduced to image single layer graphene which is deposited on a metal substrate. By adjusting the polarizer and the analyzer of imaging ellipsometer, the light reflected from surfaces of either single layer graphene or a Au film substrate can be extinguished, respectively. Thus, single layer graphene can be imaged correspondingly under brightfield or darkfield imaging modes. The method can be applied to imaging large-area graphene on a metal substrate.
120.2130 Ellipsometry and polarimetry 160.4670 Optical materials 160.4760 Optical properties Chinese Optics Letters
2019, 17(1): 011201
