1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
近边X射线吸收精细结构（NEXAFS)谱包含了吸收原子的局域结构信息, 由于其适用范围广, 灵敏度高, 已经成为研究物质结构的重要手段之一。为了研究有机物的碳1s NEXAFS谱, 本文基于气体激光等离子体X射线光源, 采用具有平场特性的凹面变线距光栅作为分光元件, 面阵CCD作为光谱探测器, 设计了一台小型掠入射式近边X射线吸收谱仪。通过优化光栅和CCD的装配方案, 得到了入射角886°的装配参数。利用光线追迹法分析了谱仪的分辨率, 该谱仪工作波段2~5 nm, 在44 nm处分辨率可达666。通过分析各结构参量误差对谱线半高宽的影响发现, 半高宽对入射角的误差最为敏感, 优化的装配方案可以实现入射角的高精度调节。利用氮气等离子体光谱测试了光谱仪的性能, 结果显示分辨率达到设计指标。
光谱仪 近边X射线吸收 掠入射 优化的装配方案 分辨率 spectrometer near edge X-ray absorption grazing incidence optimized assembly scheme resolution
1 长春理工大学 理学院，吉林 长春 130022
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
为提高基于量子进化算法(QEA)在宽带极紫外(EUV)多层膜设计中的求解效率和精度，本文利用宽带多层膜的光学性能评价函数的梯度信息改进QEA，建立具有明确进化方向的适用于宽带EUV多层膜设计的改进型量子进化算法(IQEA)。对比分析了基于IQEA和QEA的宽带Mo/Si多层膜的膜系设计过程和结果，结果表明，基于IQEA的多层膜膜系设计理论方法具有更优越的求解效率和精度; 同时，IQEA同样可以小种群规模进行多参数优化。基于IQEA的宽带Mo/Si多层膜的设计理论实现了包括入射角为0°~18°，反射率达50%的宽角度多层膜，以及反射光谱带宽为13~15 nm，反射率达25%的宽光谱多层膜的设计。基于IQEA的宽带高反射率EUV多层膜的理论膜系设计方法为复杂多层膜的理论设计提供了一种可供选择的高效膜系设计方法。
薄膜光学 多层膜设计 改进型量子进化算法 宽带极紫外多层膜 film optics design of multilayer coatings improved quantum evolutionary algorithm broadband EUV multilayer
1 长春理工大学理学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
提出了一种基于实数编码量子进化算法(RQEA)的宽角度极紫外(EUV)多层膜理论膜系的设计方法。采用基于实数编码的遗传算法(RGA)和RQEA对宽角度Mo/Si多层膜进行了理论设计和分析, 发现RQEA具有种群规模小、搜索效率高和求解精度高的明显优势, 体现出RQEA在光学薄膜设计领域的潜在应用价值。同时, 设计出入射光波长为13.5 nm、在入射角0°～18°范围内反射率可达50%的宽反射带Mo/Si多层膜。
薄膜 多层膜设计 量子进化算法 宽角度极紫外多层膜
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
考虑有限距光学系统的成像质量与系统垂轴放大率相关, 本文提出了基于系统波像差检测的垂轴放大率测量方案。以给定的光学系统中像平面位置与物平面位置满足高斯公式和牛顿公式的原理为出发点, 通过系统波像差中离焦量的变化监控物点移动微小量后像点的移动距离。然后, 对牛顿公式或高斯公式微分导出轴向放大率, 最终求出系统垂轴放大率。建立了垂轴放大率测量模型, 给出物点的微小位移量和初始离焦量的选取标准, 并系统地分析了光学元件形位公差和像点定位精度对垂轴放大率测量结果的影响。搭建了基于点衍射干涉仪的微缩投影系统波像差检测平台, 测量了系统的垂轴放大率。 实验显示, 系统垂轴放大率的测量值与理论值的偏差优于0.24%, 验证了提出的垂轴放大率测量方法的可行性和理论分析的准确性。
成像系统 微缩投影系统 垂轴放大率测量 点衍射干涉仪 离焦 imaging system reduced projection system transversal magnification measurement point diffraction interferometer defocus
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
为了评估光机结构的长期稳定性，提出了一种偏移量解算的稳定性评估方案。首先进行数学建模，通过敏感矩阵建立了光机结构偏移量与系统波像差变化量的关系式，并给出了基于奇异值分解的偏移量求解方法。然后以微缩投影系统为研究对象，建立了敏感矩阵，在奇异值分解的基础上分析了像差奇异值向量与结构参数奇异值向量的对应关系。通过在实际搭建的微缩投影系统中人为引入偏移量，并与理论解算值进行对比，验证了方案的可行性。最后对系统长期稳定性进行了测试，为后续的结构优化提供了指导。
测量 长期稳定性 敏感矩阵 奇异值分解 激光与光电子学进展
2016, 53(2): 021203
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
高数值孔径(NA)、大视场极紫外光刻物镜光学系统是实现22 nm及以下技术节点产业化光刻系统的关键部件。通过对光刻物镜系统结构的分析，利用可视化对其初始结构进行分组构造。并在此基础上采用一种渐近式NA 方法获得了弦长为26 mm，宽2 mm的弧形视场内复合波像差优于均方根(RMS)为λ/50的物镜系统。借助Q型多项式，使物镜光学元件非球面度低于45 μm，最大口径小于400 mm，全视场波像差优于0.027 λ RMS，畸变优于1.5 nm。
光学设计 极紫外光刻 可视化界面 初始结构 光学学报
2015, 35(12): 1211001
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
为了测量光学元件多层膜膜厚均匀性指标，基于面形检测对多层膜均匀性测量方法进行了研究。分析了均匀性的测量过程以及影响因素，评估了元件面形检测复现性对测量结果的影响，建立了多层膜结构的有限元模型，计算分析膜层内应力对基底面形带来的影响。基于高复现性面形检测装置进行了测量方法的实验验证工作，实验结果表明：元件面形测量口径范围内膜厚分布均匀性优于0.1 nm[均方根(RMS)值]；将测试结果转化为沿径向的轮廓分布结果，与基于反射率计的膜厚检测数据进行了对比，表明两种方法测试数据基本吻合，验证了基于面形检测方法评估光学元件多层膜均匀性的可行性。
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室，吉林 长春130033
为了解决主次镜结构的微缩投影系统在计算机辅助装调过程中的补偿器耦合问题，实现补偿器的合理筛选，介绍了一种基于光学系统敏感矩阵奇异值分解的计算机辅助装调算法。建立了微缩投影系统装调模型，针对算法和模型开展了计算机辅助装调实验。用光学软件CODE V建立了光学系统模型，采用零位补偿器检测获得了非球面元件面形；基于灵敏度矩阵的分析结果指导微缩投影系统优化，并将优化后的结构参数作为系统光机结构机械装配和定位的基准。新建立的系统装调模型更接近实际装调过程，能更有效地指导装调，解决了补偿器间的耦合问题，加快了装调过程的收敛。最后，基于自行研发的高精度干涉仪完成了计算机辅助装调实验。 实验显示系统波像差由46.39 nmRMS收敛至20.73 nmRMS，验证了装调算法和模型的准确性。
微缩投影系统 集成装调 计算机辅助装调 敏感度矩阵 奇异值分解 reduced projection system integrated assembly and alignment computer-aided alignment sensitivity matrix singular value decomposition
哈尔滨工业大学 可调谐激光技术国家级重点实验室， 哈尔滨 150080
为了提高毛细管放电类氖氩46.9 nm软X射线激光的强度，研究了主脉冲电流波形对等离子体Z箍缩过程、激光的产生时间及激光强度的影响。通过改变主开关导通电感，实现了对主脉冲电流上升沿的改变。随着电流上升沿的增加，激光尖峰幅值减小，激光产生时间增加。实验进一步研究了平均电流变化率对激光强度的影响:在毛细管内径3 mm、管内初始气压30 Pa的情况下，产生46.9 nm激光的最佳平均电流变化率约为7.0×1011 A/s。
毛细管放电 类氖氩 软X射线激光 电流波形 capillary discharge Ne-like Ar soft X-ray laser current waveform
