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《国防科学技术大学》 2004年
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二元光学元件矢量衍射设计与并行直写制作

杨健  
【摘要】:随着微细加工工艺和计算机技术的发展,二元光学元件的特征尺寸进一步减小,利用标量衍射理论对其进行设计时将会产生较大误差,必须采用矢量衍射理论进行优化设计。本文着重分析了亚波长结构二元光学元件的优化设计方法,并设计了抗反射元件、偏振分束元件及高衍射效率Dammann光栅等多种衍射光学器件,同时研究了二元光学元件的并行直写制作工艺。主要研究工作可归纳如下: 1.利用严格耦合波分析理论设计了多种抗反射元件。针对光纤通信的1.55μm光波,分别对一维和二维光栅进行了抗反射设计,所设计的元件回波损耗小于-27dB,满足ITU-T关于回波损耗的规范。 2.利用严格耦合波分析方法设计了宽波段、宽角度和高消光比的偏振分束元件。所设计的元件在1.27μm~1.67μm全光波段内,在51度~57度入射角度范围内,反射光和透射光的消光比均大于100。 3.将严格耦合波分析理论与遗传算法相结合,设计了高衍射效率的亚波长Dammann光栅。所设计的Dammann光栅总衍射效率大于90%,高于传统方法设计的理论上限值。 4.利用并行直写技术与感应耦合等离子刻蚀技术制作了部分二元光学元件。针对传统直写技术写入速度慢、加工时间长的缺点,提出了基于透射式强度型空间光调制器的并行直写方法,采用逐个图形曝光方式可大大提高直写速度,降低生产成本。利用该方法制作了菲涅尔透镜、Dammann光栅和闪耀光栅等二元光学元件,取得了较好的效果。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TH74

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