昆明理工大学化学工程学院，云南 昆明 650500
为了实现高效、低成本的机械密封动压槽激光精密加工，基于槽深与激光能量密度和作用时间之间的关系，构建了一个简单有效的槽深计算模型，研究了激光功率、重复频率、扫描速度、填充间距和标刻次数等工艺参数对槽深的影响规律，并进行了实验验证。结果表明：在所研究的工艺参数取值范围内，槽深计算结果随变量参数变化的趋势和实验结果呈现良好的一致性，槽深与各个工艺参数之间具有明确的数学关系，即槽深与激光功率、标刻次数成正比，与扫描速度成反比，与填充间距近似成反比，且随重复频率的增大，槽深线性减小。在5组工艺参数计算案例中，槽深的计算结果与实验结果均较为吻合，槽深最大相对误差不超过15.07%。
激光技术 激光加工 机械密封 动压槽 槽深计算 工艺参数 中国激光
2023, 50(12): 1202404
1 中国科学院 长春光学机密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
为分析光栅槽形形成的基本原理及槽形随光刻胶特性曲线的演化规律，建立了显影过程中光栅掩模槽形形成的演化模型。基于光刻胶溶解速率在不同曝光量区间的变化，将光刻胶特性曲线分成3个不同区域并分析各区域在光栅掩模槽形形成中的作用，讨论了在不同光刻胶特性曲线条件下光栅掩模槽形的演化规律。结果表明：当光刻胶非线性效应显著时，掩模槽形易形成矩形或梯形，此时槽深由原始胶厚决定；当光刻胶线性效应较显著时，槽形形成正弦形同时槽深有所减小。该模型正确反映了光栅槽形随光刻胶特性曲线变化的演化规律，为通过控制光刻胶特性曲线制作多种掩模槽形提供了理论依据及方法。
全息光栅 非线性效应 槽深 掩模槽形 光刻胶 holographic grating nonlinearity effect groove depth grating mask photoresist 光学 精密工程
2012, 20(11): 2380
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
为了在光栅制作中对光栅掩模占宽比及槽深加以控制，结合光刻胶在显影过程中的非线性特性，建立了光栅掩模槽形演化的数学模型，由此分析和模拟曝光量、条纹对比度对光栅槽形的影响。结果表明：在显影条件确定时，光栅掩模占宽比随光刻胶曝光量的增大而减小，条纹对比度减小，则不仅使光栅占宽比减小，同时也是使光栅槽深减小的主要原因，这样做的前提是预先通过实验和计算确定出一个曝光量上限Ec。该方法能够反映光栅掩模形状的演化规律，为全息光栅参数预测和工艺控制提供依据。
光栅 曝光量 条纹对比度 占宽比 槽深
苏州大学信息光学工程研究所, 江苏 苏州 215006
为了检测全息光栅掩模槽形,运用严格耦合波理论(RCWT)分析镀铬基片光栅光刻胶掩模反射0级衍射效率光谱曲线与槽形参量的关系。测量了400～700 nm波长范围内60°入射角条件下的镀铬基片全息光栅光刻胶掩模反射0级衍射效率光谱曲线。将实验曲线与不同槽形参数对应理论曲线相减、求标准差进行匹配,标准差最小者为匹配结果,从而找到被测掩模的槽深和占宽比(光栅齿宽占光栅周期的百分比)。结果表明,该方法图形匹配速度快,误差容限大,匹配结果与电镜结果相符。对于要求同时检测矩形或接近矩形槽形的全息光刻胶光栅掩模的槽深和占宽比,该方法完全适用。
衍射与光栅 全息光栅掩模 光谱检测 槽深 占宽比
1 清华大学精密仪器系, 北京 100084
2 北京光学仪器厂光栅研究室,北京 101149
利用光刻胶的非线性效应可以制作出了矩形的全息光栅。制作矩形光栅时,对槽形的控制被简化为对槽深和占宽比这两个参量的控制。首先借助实时潜像监测技术获得最佳曝光量,然后根据显影监测曲线的特征找出光栅槽底的残胶厚度为零的显影时刻,就能得到槽底干净的矩形光栅,同时保证槽深近似等于光刻胶的初始厚度;如果此后继续显影,就能适度减小占宽比。实验结果和理论分析都证实了这种控制方法的可靠性。对1200 lp/mm的光栅,目前工艺能精确调控的最大槽深为1 μm,占宽比在0.2～0.6范围内。实验还揭示,为了提高对光栅槽形的调控能力,必须首先提高干涉条纹的稳定性。
物理光学 矩形光刻胶光栅 槽深 占宽比 实时监测技术 全息光栅 掩模
