同济大学精密光学工程技术研究所成立二十年来，以探索前沿科学问题、突破核心关键技术、服务国家重要应用为目标，形成了理论与模拟相结合、科学问题解决与关键技术突破相结合、基础研究与重要应用相结合的特色，形成了研究所的发展理念，打造了高水平研究平台，在X射线器件与系统、强激光薄膜与应用、光学纳米计量与测试、微纳光学与智能感知四个研究方向上取得了突出的研究成果，已成为高层次人才培养和高水平科学研究的重要基地。
光学 精密工程
2022, 30(21): 2555
真空紫外到X射线是电磁波谱中波长比较短的部分，包含真空紫外、远紫外、极紫外、软X射线和硬X射线。这一波段的光波长短、能量大，按照锐利判据，由其构成的光学系统可以实现更精细的聚焦和成像。工作波长为13.5 nm的极紫外光刻已成为生产10 nm以下线宽集成电路的主流生产手段，推动了半导体行业的持续进步。基于X射线的聚焦成像系统已能获得几纳米的分辨率，实现了物质微观结构的精密观测。同时，这一波段的光子能量范围覆盖了几乎所有元素的价电子和芯能级轨道，具有精确分辨材料成分、价态和局域电子结构的能力。基于该波段的成像、光谱、散射、衍射等研究方法在同步辐射和自由电子激光、惯性约束聚变等国家大科学装置以及实验室检测设备中都有广泛应用，已成为生物医学诊断、天文观测、材料分析、工业探伤、环境科学等领域不可或缺的表征手段和今后科技产业革命的重要技术之一。
光学学报
2022, 42(11): 1134000
同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室, 精密光学工程技术研究所, 上海 200092
极紫外、X射线和中子光学为现代科学的发展提供了高精度的观测手段,但这些手段的实现需要大量高性能薄膜光学元件和系统的支撑。由于短波长和材料光学常数的限制,短波光学元件的结构、性能和制作技术明显区别于长波光学元件。近二十年来,同济大学精密光学工程技术研究所建立了以短波反射镜为基底的精密加工检测平台,发展了超薄薄膜界面生长调控方法和大尺寸薄膜镀制技术,提出了高效率/高分辨率多层膜微纳结构的衍射理论和制备方法,初步阐明了短波辐照损伤的物理机制,形成了短波薄膜和晶体聚焦成像系统的高精度全流程研制技术,并将该技术成功应用于国内和国际短波光子大科学装置中。本文简要介绍本课题组在上述短波元件和系统领域中的研究进展。
极紫外、X射线、中子射线 薄膜 光栅 聚焦成像系统 加工 损伤
Author Affiliations
Abstract
Institute of Precision Optical Engineering, Physics Department, Tongji University, Shanghai 200092, China
A recent development of mirrors is reviewed in this letter. For some applications, such as the hard X-ray telescope, polarization measurements in synchrotron radiation facilities, extreme ultraviolet (EUV) solar observations, and dense plasma diagnostics in China, a series of non-periodic novel multilayers with special performance are developed. X-ray supermirror, EUV broadband polarizer, EUV wide-angular mirror, and double period Kirkpatrick-Baez (K-B) mirror are successfully designed by using different multilayer stack structures.
非周期多层膜 宽带极 反射率 磁控溅射 310.0310 Thin films 340.0340 X-ray optics 350.1260 Astronomical optics Chinese Optics Letters
2010, 8(s1): 163
1 同济大学物理系,精密光学工程技术研究所,上海,200092
2 中国科学院上海技术物理研究所,红外物理国家重点实验室,上海,200083
介绍了三种获得窄带多通道滤光片的方法.第一种方法是具有缺陷的多异质结结构,该结构能够展宽光子晶体的禁带同时实现多通道效应.第二种方法是多通道导模共振布儒斯特滤光片,此类滤光片可以采用单层膜结构来实现多通道效应,也可以采用具有相等折射率的双层膜结构来实现多通道效应.第三种方法是组合刻蚀法制备窄带滤光片列阵.该方法不仅可以制作单腔窄带滤光片列阵,还可以制作双腔窄带滤光片列阵.窄带多通道滤光片在光学领域中具有一定的应用前景.
窄带多通道滤光片 多异质结 导模共振 滤光片列阵
同济大学,精密光学工程技术研究所物理系,上海,200092
研究了原子束的传输特性、激光冷却的效果及应用刀口技术实现μK量级冷却温度的测量,得出如下结论:原子从原子炉的出射口发射出以后,不论是否经过激光冷却,原子运动的距离越长,分布的均匀性越差.激光冷却可使原子炉出射原子的横向速度降低几个数量级,使原子束经传输后的横向分布均匀度大大提高.刀口技术可用来测量激光冷却后的温度,测量精度主要由测量荧光的CCD的像元尺寸决定.这些结论对深入开展激光冷却实验具有重要的意义.
激光冷却 速度分布 原子束分布 刀口技术
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Precision Optical Engineering, Physics Department, Tongji University, Shanghai 200092
2 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei 230029
The B4C/Mo/Si high reflectivity multilayer mirror was designed for He-II radiation (30.4 nm) using the layer-by-layer method. The theoretical peak reflectivity was up to 38.2% at the incident angle of 5 degrees. The B4C/Mo/Si multilayer was fabricated by direct current magnetron sputtering and measured at the National Synchrotron Radiation Laboratory (NSRL) of China. The experimental reflectivity of the B4C/Mo/Si multilayer at 30.4 nm was about 32.5%. The promising performances of the B4C/Mo/Si multilayer mirror could be used for the construction of solar physics instrumentation.
极紫外光学 多层膜 磁控溅射 同步辐射 He-II谱线 230.4170 Multilayers 340.7470 X-ray mirrors 340.6720 Synchrotron radiation Chinese Optics Letters
2006, 4(10): 611
同济大学,精密光学工程技术研究所,上海,200092
基于分束镜反射率和透射率的乘积为衡量标准的原则,设计了13.9nm软X射线激光干涉测量所需的多层膜分束镜,用磁控溅射法在有效面积达10mm×10mm,厚100nm的氮化硅窗口上镀制Mo/Si多层膜,实现了分束镜制作.用表面轮廓仪实测分束镜面形精度达到nm量级,同步辐射反射率计测试表明,分束镜的反射率和透射率乘积约4%.
软X射线 分束镜 多层膜 等离子体诊断 Soft X-ray Beam splitter Multilayer Plasma diagnostics
同济大学,精密光学工程技术研究所,物理系,上海,200092
针对影响多层膜性能的关键因素--膜厚控制误差进行了全面的分析计算,指出影响多层膜性能的主要误差是仪器本身的系统偏差,它使多层膜的峰值反射波长偏离设计值,使得制作出的多层膜无法满足要求;镀膜过程中的随机误差使多层膜的反射率降低,但不影响多层膜峰值反射率波长的位置,因此,在制作多层膜过程中,不但要严格控制镀膜时的系统误差,而且要控制随机误差.
软X射线 多层膜 膜厚控制误差 反射率
