1 清华大学 机械工程系 摩擦学国家重点实验室&精密超精密制造装备及 控制北京市重点实验室 ，北京00084
2 电子科技大学，四川成都611731
为提高扫描干涉光刻机的加工效率和加工精度、扩大加工范围、降低维护成本，提出了一种可实现干涉条纹周期、方向和相位同步实时调节控制的扫描干涉光刻机系统方案，并着重介绍了最为关键的恒光强干涉条纹相位锁定系统的设计。首先，介绍了扫描干涉光刻中干涉条纹周期、方向和相位同步实时调节控制的扫描干涉光刻机系统原理方案，并设计实现了恒光强外差声光移频式干涉条纹相位锁定控制系统。然后，分析了控制系统理论模型，对系统实际模型进行辨识和高阶线性拟合，并设计了系统控制器。最后，在该控制器的基础上开展了调试和条纹锁定控制。实验结果显示，开启条纹锁定控制后，100 Hz以下的低频扰动成分受到明显抑制，干涉图形相位锁定的残余误差为0.069 3 rad（3σ），即相位变化小于±0.01个干涉条纹周期；光束偏移调控误差达到100 μm时，干涉条纹锁定性能仍能保持稳定。该系统不仅可实现不同干涉姿态下干涉条纹的高精度锁定，还具有较大的光束调控误差裕度，满足干涉条纹周期、方向和相位同步实时控制的扫描干涉光刻机的需求。
扫描干涉光刻 条纹锁定 外差相位测量干涉仪 scanning beam interference lithography fringe locking heterodyne phase measurement interferometer
1 苏州大学光电科学与工程学院, 江苏 苏州 215006
2 苏州市职业大学电子信息工程学院 江苏省光伏发电工程技术研究开发中心, 江苏 苏州 215106
全息曝光系统中干涉条纹的稳定性直接影响光栅掩模质量。研究了参考干涉条纹的特性,提出一种光栅相位、倾斜度和周期的检测方法。为提高光栅曝光系统的稳定性,设计了一套全息光栅干涉条纹三维锁定系统。利用摄像机对参考干涉条纹进行检测,利用微电机和压电陶瓷对光路进行微调,可实现对光栅相位、倾斜度和周期的有效控制。实验结果表明,三维锁定系统可有效提高干涉条纹的稳定性,缩短光栅曝光前的静台稳定时间,提高光栅曝光对比度,可为大口径全息光栅曝光质量的提高提供技术支持。
光栅 干涉条纹 曝光对比度 条纹锁定
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光栅技术研究中心, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高全息光栅曝光系统的曝光对比度，抑制外部环境变化引起的曝光干涉条纹漂移，提出了一种移栅型干涉条纹锁定方法。采用分束光栅实现光源激光的分光及干涉条纹的相位调整。通过叠栅条纹间接测量干涉条纹相位变化，给出了双光电探测器的最佳探测位置。结合分光及相位调整功能，给出了分束光栅参数的设计方法。针对光栅曝光特点设计了控制器。从理论上对比了分束光栅与压电反射镜的相位调整性能。实验结果表明，采样频率为500 Hz时，干涉条纹的低频漂移得到有效抑制，相位锁定精度达到0.13 rad (3σ)，即条纹漂移量低于±0.021个周期。该方法可以实时有效地锁定曝光干涉条纹，提高曝光对比度。且分束光栅偏转对条纹周期影响小，相位调整性能仅与分束光栅参数相关，便于光路设计。
全息 全息光栅 干涉条纹锁定 分束光栅 叠栅条纹
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室，陕西 西安710119
2 中国科学院大学，北京 100049
光学参量过程是产生压缩光的关键环节，为了提高实验中光学参量振荡腔的稳定性，必须将激光与光学参量振荡腔进行模式匹配，并用锁定技术稳定光学参量振荡腔。理论分析了模式匹配效率对压缩度和偏频锁定技术精度的影响。经过模式匹配之后，在实验上实现了光学参量振荡腔的锁定，并对锁定后的光学参量振荡腔进行了稳定性测量。理论与实验结果表明：模式匹配效果越好，压缩光的压缩度和偏频技术的锁定精度越高；在较好的模式匹配条件下，光学参量振荡腔的腔长锁定精度为7.35 nm，稳定时间可达2 h以上，能够满足对压缩态光场的探测需要。
模式匹配 偏频锁定技术 光学参量振荡腔 压缩态光场 mode-matching fringe locking technique optical parametric oscillator cavity squeezed states of light
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100039
为了解决机械振动、空气流动等外界因素引起的光学参量振荡腔的不稳定问题, 利用偏频锁定技术稳定光学参量振荡腔.首先从理论上分析偏频锁定点的选取与压缩度的关系, 得出透射峰值一半的位置为最佳锁定点.然后在实验上实现了光学参量振荡腔的锁定, 并对锁定后的光学参量振荡腔进行了稳定性测量.实验结果表明, 光学参量振荡腔的腔长在2 h以内的锁定精度为7.27 nm, 最长稳定时间可达3.8 h, 能够满足对压缩光的探测需要.
压缩态光场 偏频锁定技术 光学参量振荡腔 积分器 误差信号 Squeezed State of Light Fringe-locking Optical parametric oscillator P-I controller Error signal
1 苏州大学 信息光学工程研究所，苏州 215006
2 苏州市职业大学 电子信息工程学院, 苏州215104
为了制作大面积拼接光栅，对全息光栅拼接误差进行了分析。利用参考光栅与光场光栅形成的莫尔条纹来控制拼接光栅位置和误差，确定了参考光栅莫尔条纹间距、倾斜度及相位与拼接光栅位置之间的关系。研究了参考光栅面和拼接光栅基片不平行时莫尔条纹与拼接光栅条纹的相位一致性，计算了光程差漂移对拼接光栅相位对准误差的影响，分析了工作平台移动对光栅拼接误差的影响。得出光栅拼接总误差为0.15λ，该误差接近光栅拼接精度要求，通过实验验证了全息光栅拼接误差分析的正确性。结果表明，利用参考光栅进行全息光栅拼接是可行的。全息拼接光栅的误差分析为制作米量级高精度拼接光栅提供了理论支持。
全息 光栅拼接 全息曝光 莫尔条纹 条纹锁定 holography mosaic grating holographic exposure Moiré fringe fringe locking
1 苏州大学 信息光学工程研究所，苏州 215006
2 苏州市职业大学 电子信息工程系，苏州 215104
为了研究全息光栅拍摄过程中曝光对比度与干涉条纹漂移均方根值之间的关系和提高大面积光栅拍摄质量，采用莫尔条纹原理和线阵电荷耦合器件照相机系统组成的条纹锁定系统进行了光栅拍摄实验。对莫尔条纹的漂移量进行了实时采集和分析，发现条纹漂移主要由缓慢漂移和频率为3．1Hz的振动合成。得到了条纹漂移均方根值与光栅曝光对比度之间的数值关系，为预测光栅质量是否合格提供了理论参考。结果表明，要提高光栅拍摄质量，必须保证条纹漂移均方根值小于0．05λ。该条纹锁定系统完全可以满足此要求。
衍射与光栅 条纹锁定 压电陶瓷 CCD照相机 diffraction and gratings fringe locking piezoelectric ceramics CCD camera
