1 电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 610054
2 电子科技大学长三角研究院，浙江 湖州 313001
近几年，拓扑光子晶体凭借独特的传播性能受到研究人员的广泛关注，随着理论模型的逐步成熟，拓扑光子学领域出现了一些新型应用。利用拓扑光子晶体形成的边缘态，设计具有单向传导能力、光路增强效应的光电子器件，这些器件会具有对局域缺陷的免疫、高传输效率等性质，在芯片开发、生物传感、**通信等领域具有很广泛的应用前景。以在不同维度上拓扑光子晶体形成边缘的理论模型为基础，对目前已开发的光学器件，如拓扑激光器、光波导、单向传导器件、光调制器等，进行了分类总结与分析，展现出拓扑光子晶体在结构设计和材料选取上的巨大潜能。最后在明确目前拓扑光子晶体研究进展的基础上，对拓扑光子学器件在设计过程中存在的缺陷、优化方向进行评估与展望。
激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0100001
超透镜光刻技术是一种很有前景的纳米结构成像技术, 由于其具有可以克服衍射极限的能力, 直到2005年, 张翔和他的同事在365 nm紫外线波长下成功的对一排纳米线和刻在高分子膜上的四个字母“NANO”实现了超分辨成像, 分辨率高达1/6入射波长。通过传递矩阵方法优化出超透镜结构, 并通过选择适当的材料和设计在超透镜结构中的每个层的厚度以及合理的优化实验等方法制备一个新的超透镜结构, 利用这种超透镜结构实现了周期性纳米结构及孤立纳米结构的亚波长成像。实验结果表明, 对于周期性的纳米结构, 其图像分辨率达到100 nm, 而孤立结构的分辨率低于50 nm, 小于入射波长的1/7。
超透镜光刻 亚波长成像 周期性结构 孤立结构 superlens nanolithography subwavelength imaging periodic structures isolated structures 强激光与粒子束
2015, 27(2): 024131
表面等离子体激元具有近场增强效应，可以代替光子作为曝光源形成纳米级特征尺寸的图像.本文数值分析了棱镜辅助表面等离子体干涉系统的参量空间，并给出了计算原理和方法.结果表明,适当地选择高折射率棱镜、低银层厚度、入射波长和光刻胶折射率，可以获得高曝光度、高对比度的干涉图像.入射波长为431 nm时，选择40 nm厚的银层，曝光深度可达200 nm,条纹周期为110 nm.数值分析结果为实验的安排提供了理论支持.
干涉光刻 表面等离子体激元 克莱舒曼结构 Interference lithography Surface plasmon plortiton Kretschmann structure
为了研究数字灰度光刻成像系统中栅格效应对像质的影响.在成像系统优化参量已有的研究基础上，综合考虑工作效率、光刻准确度、加工制造成本等因素，设计了一种能够有效消除数字灰度光刻成像栅格效应的光刻物镜.此光刻物镜技术指标为,数值孔径NA＝0.3，工作波长λ＝442 nm，倍率10×，分辨率R≤1.2 μm，焦深4 μm，且镜片数量少，光学加工、光学校装公差要求低.结果表明,该镜头完全满足数字灰度光刻高质量成像的需要.
无掩模光刻 反射光调制器件 光刻物镜 光学设计 Maskless lithography DMD Lithography lens Optical designing
1 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
2 四川大学物理学院, 四川 成都 610064
基于数字微反镜(DMD)的无掩模数字光刻系统可用于IC掩模制作或直接作为微结构的加工工具, 有着广泛的应用前景。但理论和实验均发现基于DMD数字光刻系统加工连续表面微结构元件时, 往往难以获得预期的图形轮廓, 加工出的图形表面具有规则的振荡起伏。在深入探讨DMD灰度图形传递的基础上, 分析了空间像畸变产生的物理机制, 并提出用模拟退火算法来优化掩模图形, 在5％的相对曝光量偏差范围内模拟表明优化有效地消除了表面起伏, 最后利用优化的掩模实验加工出表面轮廓比较良好的轴锥镜阵列。该方法能有效改善面形质量,而且不存在掩模制作等问题, 这对于制作高质量的微结构元件有重要意义。
无掩模光刻 表面起伏校正 模拟退火算法 数字微反镜
1 四川大学,物理学院,成都,610064
2 中国科学院光电技术研究所,成都,610209
提出用优化成像系统设计参量的方法有效消除基于数字微镜阵列的栅格结构及其衍射对微结构成像质量的影响.模拟结果表明,当照明光源的波长为0.365 μm,系统的数值孔径为0.3左右,缩小倍率为10～20×时,栅格像的可见度在0.1以下,DMD的栅格结构对成像质量的影响大幅降低;对微透镜的成像分析发现,合理的成像系统结构参量能有效地减少栅格的影响.如果结合DMD显示图形的可编程特点,优化图形的结构或灰度,则能在像面获得较理想的曝光量分布,达到快速加工二维和三维微结构的目的.实验结果证实了优化系统参量可有效消除DMD栅格的影响.
数字光刻 像素栅格 优化系统参量 成像质量
1 四川大学物理科学与技术学院, 成都 610064
2 四川大学化学学院, 成都 610064
针对目前聚乙烯醇/丙烯酰胺体系光致聚合物材料的空间分辨力不高的问题,提出了一种采用低相对分子质量的聚乙烯醇作为成膜剂来改进光致聚合物分辨力的新方法。采用不同相对分子质量(72000,15000,9000)的聚乙烯醇成膜剂制成光致聚合物,对其衍射效率和空间分辨力等指标进行了对比实验。实验表明选用低相对分子质量(9000)的成膜剂可将该体系光致聚合物的分辨力提高到3000 line/mm以上,实验中仅需40 mJ/cm2左右的曝光量即可获得85%的衍射效率。另外,还对该材料的全息存储特性及其在角度复用全息存储方面的初步应用结果进行了报道。
光学材料 全息记录材料 光致聚合物 空间分辨力 全息存储
1 四川大学 物理科学与技术学院 纳光子技术研究所, 成都 610064
2 中国科学院光电技术研究所, 微细加工光学技术重点实验室, 成都 610209
采用表面等离子激元近场增强技术可改善纳米干涉光刻成像质量, 有效实现微纳米结构快速、高效、低成本制作, 在传统微细加工技术较难发挥作用的一些纳米光子器件加工领域有很好应用前景。
表面等离子激元 干涉光刻 纳米光子器件
1 四川大学物理学院，成都 610064
2 中国科学院光电技术研究所，成都 610209
在深入探讨DMD(Digital Mirror Device)灰度图形传递的特点基础上，把曝光量分布作为分析数字光刻成像的物理量，建立了数字灰度光刻的成像模型．以制作微米量级微透镜为例，通过模拟分析，讨论了数字光刻过程中DMD的工作方式、成像系统参量对抗蚀剂曝光量分布的影响，揭示了数字灰度光刻成像机理，为开展数字光刻实验研究提供了理论根据．
数字灰度光刻 成像模型 曝光量 Digital gray-tone lithography DMD DMD Imaging model Exposure dose
1 四川大学,物理学院,四川,成都,610064
2 中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209
基于空间光调制器(SLM)数字光刻技术可用于IC掩模制作或直接作为微结构的加工工具,但用数字投影光刻系统加工某些结构的二元图形时,往往难以获得预期的图形轮廓,即图形边缘处有一定畸变,特别是较低缩小倍率时.本文提出优化设计图形边缘灰度的方法来校正光刻图形的畸变.文中分析了数字光刻制作这些二元光刻图形时空间像畸变产生的物理机制,详细讨论了设计图形边缘灰度优化的规则,并以加工圆孔滤波器为例,模拟了它的数字光刻成像过程.结果表明,设计图形的边缘采用灰度曝光可使其空间像畸变减小约8个百分点,光场分布更为均匀.数字灰度曝光技术简单易行,可为改善光刻图形质量提供了新途径.
数字光刻技术 图形发生器 数字微镜 边缘校正
