准周期反射式单级衍射光栅研究

准周期单级衍射光栅(MGPG)可以抑制高级衍射,提高光谱系统的精密度和信噪比。本文从理论及实验两方面阐述了反射式准周期单级衍射光栅良好的衍射特性。实验证明,MGPG能够有效抑制高级衍射。基于其宽波段特性以及高线密度下的可实现性,MGPG在反射式光谱测量系统中将会得到广泛应用。

X光单级衍射光栅的研究进展

介绍了单级衍射光栅的应用背景及其基本理论,分析了单级衍射光栅与传统黑白透射光栅的不同之处。阐述了单级衍射光栅的制作技术,分析了以电子束光刻、X射线光刻和微电镀技术为主的工艺路线的优缺点。综述了X光单级衍射光栅的发展历程以及存在的问题,并指出了其未来的研究方向。

单级衍射量子点阵光栅的聚焦离子束直写法制备及光学性能检测

采用聚焦离子束直写技术,成功制作了面积为200μm×200μm,线密度500 mm 1,圆孔直径800 nm,金吸收体厚度为500 nm的单级衍射量子点阵光栅.研究了该光栅在波长442 nm激光下不同传输距离的衍射特性以及相对衍射效率.实验结果表明,量子点阵光栅不存在高级衍射,只保留了±1级和0级衍射,具有良好的单级衍射特性.1级衍射与0级衍射间距随传输距离的增大而增大,实测值与理论计算值相符.

大公差宽容度矩形孔准周期阵列实现对高阶衍射的有效抑制

传统光栅的基础研究和应用研究进展一直备受关注。然而,高阶衍射污染使传统光栅获得的光谱纯度受到严重影响。为了抑制高阶衍射贡献,人们提出了许多单级或准单级光栅的设计方案,但它们对高阶衍射的抑制效果不可避免地受到加工精度的限制。提出了一种准周期矩形孔阵列光栅,通过优化矩形孔的概率密度分布函数,获得了比以往设计更大的加工误差宽容度。对这种光栅的衍射特性进行了分析研究。理论计算表明,即使孔径相对误差超过20%,光栅也可以完全抑制二阶、三阶和四阶衍射,五阶衍射效率与一阶衍射效率之比小于0.01%,大大降低了对加工精度的要求。

高效率X射线光刻在单级光栅研制中的应用

为了满足单级衍射光栅的应用需求,在器件研制中对X射线光刻的关键技术进行优化,克服了曝光中图形畸变的问题,并利用同步辐射光源对单级衍射光栅进行了高效率的批量复制。通过对X射线光谱成分进行模拟,在X射线束线中插入铬反射镜和氮化硅滤片,得到了能量范围为0.5~2 keV的大面积均匀光斑;根据具体情况对掩模图形进行+5^+35 nm的校正,克服了X射线曝光图形扩展的问题;通过控制掩模与基片软接触产生的莫尔条纹,使曝光间隙降到3μm以下,保证了稳定的曝光结果与高分辨率;所制备的多种单级衍射光栅图形结构复杂,具有纳米尺度特征线宽,剖面陡直,满足单级衍射光栅设计对纳米加工技术的苛刻要求。

梯形透过率光栅远场光强分布及光栅方程的解析推导

二值化梯形透过率光栅是一种具有离轴衍射级次的二维光栅,其各衍射点光强信息和位置信息的确定对该新型光栅的实际应用具有重要意义。然而,目前尚无相关解析理论对其进行合理的描述。为了解决上述问题,通过二维傅里叶变换方法获得了该光栅各个衍射级次光强分布的解析表达式,并根据二维光栅的结构特征给出了在透射式和反射式情况下该光栅满足的光栅方程。这为该新型光栅的光线追迹计算打下了理论基础。最后,将解析表达式计算结果与采用X-Lab软件标量衍射模块计算的数值模拟结果进行比较,验证解析理论的正确性。

单级变栅距叉形光栅

为了抑制传统叉形光栅的高级衍射,提出了一种单一的光学元件,即变栅距叉形光栅,通过适当调节光栅线条的中心位置,有效地抑制了不需要的高级衍射。数值模拟和实验证明,变栅距叉形光栅具有良好的单级衍射特性,可以有效地抑制不需要的高级衍射,与理论预测几乎一致,三级衍射光强可从所需一级衍射光强的24%到弱于背景光强度。然后,分析了最大移动距离、周期和图形面积对抑制高级衍射的影响,同时证实了输出光束具有多拓扑荷的螺旋相位结构。变栅距叉形光栅的高级衍射抑制特性使其在成像、显微和粒子捕捉等方面具有广阔的应用前景。