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用于星载甲烷成像光谱仪的高衍射效率棱镜光栅(封面文章·特邀)
1
作者 刘全 周能华 +4 位作者 王可欣 陈志伟 杨子江 潘俏 陈新华 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第5期1-7,共7页
棱镜光栅是星载甲烷成像光谱仪的重要分光元件,与传统光栅不同的是,棱镜光栅的槽形是将光栅浸没于高折射率介质中,由于光栅槽形嵌入在高折射率介质中,使得光栅的角色散和分辨率都提高了n倍,其中n是高折射率介质的折射率。相比于传统光栅... 棱镜光栅是星载甲烷成像光谱仪的重要分光元件,与传统光栅不同的是,棱镜光栅的槽形是将光栅浸没于高折射率介质中,由于光栅槽形嵌入在高折射率介质中,使得光栅的角色散和分辨率都提高了n倍,其中n是高折射率介质的折射率。相比于传统光栅,棱镜光栅在同样的光谱分辨率下可以减小光栅的尺寸,实现更加紧凑的光机结构。因此研制棱镜光栅具有重要的意义。针对甲烷的2.3μm波段,分析了棱镜光栅的衍射特性,为了进一步提高系统的结构紧凑性,在石英棱镜光栅中引入高折射率材料TiO_(2)介质膜,对于矩形槽形,占空比在0.3~0.45范围内,TiO_(2)膜层厚度在165~170 nm之间,槽深在800~950 nm之间时,光栅的衍射效率高于70%,TiO_(2)膜层厚度为165 nm,槽深在870~930 nm之间时,衍射效率高于80%。采用全息光刻-离子束刻蚀结合原子层沉积技术,制作了周期为1020 nm、光栅有效面积大于110×275 mm的棱镜光栅。实验测量中,为了消除光源波动的影响,采用了双光路测试法进行衍射效率测量,在2.275~2.325μm波段,一级衍射效率大于70%。 展开更多
关键词 棱镜光栅 全息光刻 离子束刻蚀 衍射效率
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宽波段全息-离子束刻蚀光栅的设计及工艺 被引量：9
2
作者 吴娜 谭鑫 +1 位作者 于海利 张方程 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1978-1983,共6页
设计和制作了一种在同一基底上具有多闪耀角的宽波段全息-离子束刻蚀光栅。提出了组合形成宽波段全息-离子束刻蚀光栅的分区设计方法,优化了3种闪耀角混合的宽波段全息光栅设计参数,并利用反应离子束刻蚀装置对该光刻胶掩模进行刻蚀图... 设计和制作了一种在同一基底上具有多闪耀角的宽波段全息-离子束刻蚀光栅。提出了组合形成宽波段全息-离子束刻蚀光栅的分区设计方法,优化了3种闪耀角混合的宽波段全息光栅设计参数,并利用反应离子束刻蚀装置对该光刻胶掩模进行刻蚀图形转移,采用分段、分步离子束刻蚀技术开展了获得不同闪耀角的离子束刻蚀实验。最后在同一光栅基底上分区制作了位相相同,并具有9,18,29°3个不同闪耀角,口径为60mm×60mm,使用波段为200~900nm的宽波段全息光栅。衍射效率测试结果显示其在使用波段的最低衍射效率超过30%,最高衍射效率超过50%,实验结果与理论计算结果基本符合。与其它方式制作的宽波段光栅相比,采用宽波段全息-离子束刻蚀光栅不但工艺成熟,易于控制光栅槽形,而且光栅有效面积尺寸较大,便于批量复制。 展开更多
关键词 全息光栅 宽波段光栅 离子束刻蚀 刻蚀模拟
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用于1m Seya-Namioka单色仪的1200lp/mm Laminar光栅 被引量：8
3
作者 徐向东 刘正坤 +3 位作者 邱克强 刘颖 洪义麟 付绍军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期1-8,共8页
针对国家同步辐射实验室燃烧与火焰实验站中1mSeya-Namioka单色仪对光栅的需求,采用全息离子束刻蚀工艺制作了1 200lp/mm Laminar光栅。首先,通过光刻胶灰化技术调节光刻胶光栅掩模占空比,在理论设计的误差允许范围内,对此光栅掩模进行... 针对国家同步辐射实验室燃烧与火焰实验站中1mSeya-Namioka单色仪对光栅的需求,采用全息离子束刻蚀工艺制作了1 200lp/mm Laminar光栅。首先,通过光刻胶灰化技术调节光刻胶光栅掩模占空比,在理论设计的误差允许范围内,对此光栅掩模进行扫描离子束刻蚀;然后,将光栅图形转移到光栅基底中去除残余光刻胶;最后,采用离子束溅射法镀制厚约40nm的金反射膜,采用热蒸发法镀制厚约60nm的铝反射膜。用原子力显微镜分析光栅微结构,结果显示光栅槽深为40nm,占空比为0.45。同步辐射在线波长扫描测试结果表明,镀铝光栅效率明显高于镀金光栅,获得的实验结果与理论计算结果基本符合。镀金光栅已替代进口光栅在线使用3年,其寿命大大超过复制光栅,基本满足了燃烧实验站的实验研究需求。 展开更多
关键词 单色仪 衍射光栅 全息光刻 离子束刻蚀 真空紫外
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闪耀全息光栅离子束刻蚀工艺模拟及实验验证 被引量：10
4
作者 吴娜 谭鑫 +1 位作者 巴音贺希格 唐玉国 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1904-1912,共9页
依据特征曲线法推导了非晶体表面的离子束刻蚀模拟方程,结合全息光栅的刻蚀特点开发出离子束刻蚀模拟程序,并通过实验数据分析并优化了非晶体材料刻蚀速率与离子束入射角的关系方程,最后利用离子束刻蚀实验对所开发的离子束刻蚀模拟程... 依据特征曲线法推导了非晶体表面的离子束刻蚀模拟方程,结合全息光栅的刻蚀特点开发出离子束刻蚀模拟程序,并通过实验数据分析并优化了非晶体材料刻蚀速率与离子束入射角的关系方程,最后利用离子束刻蚀实验对所开发的离子束刻蚀模拟程序进行了实验验证。调节掩模与基底材料的刻蚀速率比为2∶1至1∶2,制作了线密度为1 200l/mm,闪耀角为～8.6°,非闪耀角为34°～98°的4种闪耀光栅,与刻蚀模拟程序的结果进行对比,模拟误差<5%;控制离子束刻蚀时间为6～14min,制作了线密度为1 200l/mm,闪耀角为～8.6°,顶角平台横向尺寸为0～211nm的6种光栅,与刻蚀模拟程序的模拟结果进行对比,模拟误差<1%。比较实验及离子束刻蚀模拟结果表明,离子束刻蚀模拟程序获得的模拟刻蚀轮廓曲线与实际刻蚀轮廓曲线的误差<5%;模拟刻蚀截止点与实际刻蚀截止点误差<1%。实验表明,提出的模拟方程可以准确地描述不同工艺过程和工艺参数对最终刻蚀结果的影响,进而可预知和控制离子束刻蚀过程。 展开更多
关键词 闪耀光栅 全息光栅 衍射效率 刻蚀模拟 离子束刻蚀
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高效平面全息衍射光栅的获取方法 被引量：21
5
作者 赵博 齐向东 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2001年第2期109-114,共6页
从全息衍射光栅的制作原理出发 ,介绍了全息光栅的主要制作方法 ,并与刻划光栅对比分析了全息衍射光栅的诸多优点。通过利用光栅设计的耦合波理论对全息衍射光栅槽型、槽深及槽间距等进行了优化设计 ,同时利用离子束刻蚀技术获得了高效... 从全息衍射光栅的制作原理出发 ,介绍了全息光栅的主要制作方法 ,并与刻划光栅对比分析了全息衍射光栅的诸多优点。通过利用光栅设计的耦合波理论对全息衍射光栅槽型、槽深及槽间距等进行了优化设计 ,同时利用离子束刻蚀技术获得了高效率全息光栅。 展开更多
关键词 全息光栅 离子刻蚀 衍射效率
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用于强激光系统的光栅偏振器 被引量：5
6
作者 刘全 吴建宏 郭培亮 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2962-2968,共7页
针对强激光系统中常用的1 053nm激光器进行了偏振光栅结构的优化设计。利用严格耦合波理论分析了光栅偏振器的衍射特性及消光比,分析显示偏振光栅周期为600nm,占宽比为0.535~0.55,槽形深度为1 395nm^1 420nm时,可保证其在1 053nm波长下... 针对强激光系统中常用的1 053nm激光器进行了偏振光栅结构的优化设计。利用严格耦合波理论分析了光栅偏振器的衍射特性及消光比,分析显示偏振光栅周期为600nm,占宽比为0.535~0.55,槽形深度为1 395nm^1 420nm时,可保证其在1 053nm波长下,透射率高于95%,消光比大于1 500。基于分析结果,利用全息光刻技术制作了高质量光刻胶光栅掩模,并采用倾斜转动的离子束刻蚀结合反应离子束刻蚀的方法对该光刻胶光栅掩模进行图形转移,制作了底部占宽比为0.54,槽形深度为1 400nm的光栅偏振器。实验测量显示其透射率为92.9%,消光比达到160。与其他制作光栅偏振器方法相比,采用单光刻胶光栅掩模结合倾斜转动的离子束刻蚀工艺,不但简化了制作工艺,而且具有激光损伤阈值高、成本低的优点。由于该技术可制作大面积光栅,特别利于在强激光系统中应用。 展开更多
关键词 高功率激光系统 光栅偏振器 严格耦合波理论 全息光刻 离子束刻蚀
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掺杂LiNbO_3晶体的生长缺陷与其体全息存储性能的研究 被引量：3
7
作者 刘金伟 刘国庆 +1 位作者 江竹青 陶世荃 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期865-869,共5页
本文叙述了利用侵蚀法研究掺杂L iNbO3的晶体缺陷,并讨论了晶体缺陷的形成机理以及其与体全息存储性能的关系。通过实验发现了常温下侵蚀铌酸锂晶体的规律,并利用侵蚀法观测到铌酸锂晶体样品表面呈三角锥状的位错侵蚀坑。测量了晶体样... 本文叙述了利用侵蚀法研究掺杂L iNbO3的晶体缺陷,并讨论了晶体缺陷的形成机理以及其与体全息存储性能的关系。通过实验发现了常温下侵蚀铌酸锂晶体的规律,并利用侵蚀法观测到铌酸锂晶体样品表面呈三角锥状的位错侵蚀坑。测量了晶体样品的散射噪声,从中找出了晶体缺陷与存储图像质量关系。并发现掺Zn的Fe:L iNbO3晶体其晶体缺陷减少,晶体体全息存储性能有了明显提高。 展开更多
关键词 铌酸锂晶体 位错缺陷 侵蚀观测法 散射噪声 体全息存储
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锯齿槽闪耀光栅制作误差对衍射效率的影响 被引量：2
8
作者 葛建平 沈为民 +1 位作者 刘全 陈明辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期1557-1561,共5页
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,... 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。 展开更多
关键词 锯齿槽光栅 全息离子束刻蚀 单点金刚石车削 误差 衍射效率
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用于飞秒激光制备光纤光栅的相位掩模研制 被引量：6
9
作者 刘全 黄爽爽 +2 位作者 鲁金超 陈新华 吴建宏 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期844-850,共7页
利用严格耦合波理论分析了用于520 nm波长飞秒激光制备光纤光栅的相位掩模的衍射特性,当相位掩模是矩形槽形时,占宽比在0.32~0.43之间,槽形深度在0.57~0.67μm之间时,能够保证零级衍射效率抑制在2%以内,同时±1级的衍射效率大于35%... 利用严格耦合波理论分析了用于520 nm波长飞秒激光制备光纤光栅的相位掩模的衍射特性,当相位掩模是矩形槽形时,占宽比在0.32~0.43之间,槽形深度在0.57~0.67μm之间时,能够保证零级衍射效率抑制在2%以内,同时±1级的衍射效率大于35%。在此基础上,利用全息光刻-离子束刻蚀技术,制作了用于520 nm波长飞秒激光的周期为1067 nm、有效面积大于40 mm×30 mm的相位掩模。实际制作的相位掩模是梯形槽形,槽深是0.665μm,分析了梯形槽形中梯形角对衍射效率的影响。实验测量表明,该相位掩模的零级衍射效率小于2%,±1级衍射效率大于40%,满足飞秒激光制作光纤光栅的需要。 展开更多
关键词 全息光刻 相位掩模 严格耦合波理论 离子束刻蚀 衍射效率
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新型全息记录软片DC─TAC的光化学刻蚀特性 被引量：1
10
作者 周兰 余立法 +2 位作者 朱建华 郭履容 汪国平 《光电工程》 CAS CSCD 1994年第4期48-51,47,共5页
报导一种新型全息记录材料（ＤＣ─ＴＡＣ）的光化学刻蚀特性，给出了刻蚀深度对曝光量以及对显影时间的依赖关系，还讨论了刻蚀过程中图形传递的失真度问题。指出了ＤＣ─ＴＡＣ作为微光学元件光刻材料的重要应用前景。
关键词 全息胶片 蚀刻 光刻材料 微光学元件
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