应用碳化硅表面改性技术降低全息-离子束刻蚀光栅刻槽的粗糙度

采用具有良好比刚度和热稳定性的碳化硅材料作为基底,使用全息-离子束刻蚀技术制作了光栅。碳化硅材料表面固有缺陷导致制作的光栅刻槽表面粗糙度高,槽底和槽顶粗糙度分别达到了29.6 nm和65.3nm(R q)。通过等离子辅助沉积技术在碳化硅表面镀制一层均匀的硅改性层,经过抛光可以获得无缺陷的超光滑表面。XRD测试表明制备的硅改性层为无定形结构。原子力显微镜的测试结果表明:经过抛光后,表面粗糙度为0.64 nm(R q)。在此表面上制作的光栅刻槽表面粗糙度明显降低,槽底和槽顶粗糙度分别为2.96nm和7.21 nm,相当于改性前的1/10和1/9。

全息离子束摆动刻蚀凸面闪耀光栅制备技术

高衍射效率的凸面闪耀光栅是高光谱分辨率成像光谱仪的核心分光元件,其制作方法包括机械刻划法、电子束直写法、X射线光刻法、全息离子束刻蚀法等,其中全息离子束刻蚀法因为具备良好的各向异性,不受尺寸与曲面形状限制,杂散光低,完全没有鬼线,制造时间短等优点成为现今光栅制造领域常用方法之一。传统全息离子束刻蚀凸面光栅时基底的弯曲会导致槽形闪耀角的不一致性,并且在制作小闪耀角凸面光栅时基底表面会有部分区域无法被刻蚀和槽形曲面不连续的现象,而摆动刻蚀凸面闪耀光栅可以克服上述缺点。对全息离子束刻蚀方法制作凸面闪耀光栅多方面进行了综述。

单棱镜共光路干涉法制作多结构二维光子准晶

提出一种共路干涉装置用于复杂结构亚微米尺度光子准晶的大面积制作.改变样品旋转角度和曝光次数,设计多种不同旋转对称性的准晶结构,并给出相应的衍射模式以证明其多重旋转对称性.利用该装置可以制作任意复杂结构、任意旋转对称度的准晶结构.同时,分析了旋转轴和旋转角存在偏差时对准晶结构的影响.另外,采用该装置实验制作了十重准晶结构,并用原子力显微镜和衍射测量表征该准晶的长程指向性和十重旋转对称性,实验结果表明:十重晶格结构的直径为1.2μm,最小结构单元尺寸为377nm,与理论设计尺寸1.25μm和392.5nm相比,误差为4%.理论设计和实验结果一致性很好,对研究以光子带隙为基础的纳米光子学器件具有重要的指导意义.

锯齿槽闪耀光栅制作误差对衍射效率的影响

与矩形槽和正弦槽光栅相比,锯齿槽光栅具有高的衍射效率,可采用全息离子束刻蚀和单点金刚石车削两种方法制造。首先,介绍了这两种方法的制造误差。然后,分析了这些制造误差对用于可见近红外和长波红外成像光谱仪的光栅衍射效率的影响,指出闪耀角误差、槽顶角误差和刻刀圆弧半径是影响锯齿槽光栅衍射效率的关键因素。为制作高质量成像光谱仪用光栅奠定了理论基础和指导。

无缝光谱仪用紫外透射闪耀光栅的制作

无缝光谱巡天是如今国际天文学研究的重点方向,相比较地基巡天任务,空间巡天可获取更多紫外波段与红外波段的光谱信息,其发展受到色散元件的制约,针对紫外波段的核心色散元件|紫外透射闪耀光栅开展了一系列研究.通过全息干涉光刻产生图形,离子束垂直刻蚀将图形转移至基底形成光栅掩模,利用光栅掩模对倾斜离子束的遮挡作用,使得槽底不同部位受到离子束的轰击通量不同,从而获得非对称的槽形结构.实验分析了倾斜离子束刻蚀中沉积物的主要组成以及对槽形和闪耀角度的影响,并在去除沉积物影响的情况下,成功制作了线密度为333 lines/mm,闪耀角度分别为13.2◦、10.5◦的紫外透射闪耀光栅,峰值衍射效率分别可达理论值的88%以及92%,为制作高衍射效率紫外透射闪耀光栅奠定了基础.

超短激光脉冲传输特性的量子相干操控与应用

光子学的主题之一是实现光子的有效操控.光子晶体、量子光学、超快光学与微纳光学的发展使得像控制电子一样操控光子的发射与传播特性成为可能.光子的精确操控还将为实现光能的高效存储与转换提供新的途径.在评述周期排列吸收介质中超短脉冲激光的减速、存储与受控释放机理以及静止光场的应用的基础上,探讨了周期排列共振吸收与放大介质的制作方案及其应用.

凸面光栅的设计与制作研究进展

凸面光栅是Offner结构成像光谱仪的核心分光元件,制备出高衍射效率、高分辨率的凸面光栅是提高光谱仪成像质量,实现遥感探测的关键。介绍了目前凸面光栅的研究现状,讨论了设计与制作凸面闪耀光栅的主要方法。凸面光栅的设计方法采用严格耦合波理论对光栅进行衍射效率分析,制作方法主要包括:电子束直写法、X射线光刻法、机械刻划法以及全息离子束刻蚀法。鉴于全息离子束刻蚀法具有成本低、槽型可控、无鬼线等优点,详细介绍了利用该方法制备凸面光栅的工艺及相关研究报道。在接下来的工作中将不断优化和提高全息曝光光强分布的均匀性,改进摆动刻蚀装置旋转轴的可调性,优化离子束刻蚀工艺参数,以期制作出实用化的凸面闪耀光栅。