收藏本站
收藏 | 论文排版

用于并行激光直写的连续深浮雕谐衍射透镜阵列技术

单明广  
【摘要】: 激光直写是制作衍射微结构光学元件的重要技术手段之一。随着微结构衍射光学大口径以及阵列化的需求发展,对激光直写写入效率和精度提出了更高的要求。传统激光直写技术采用单点曝光模式,无法实现较高的写入效率,而近年兴起的多点曝光并行激光直写,被认为最有潜力解决上述问题,但目前该技术存在写入分辨力和衍射效率不能兼顾、微透镜阵列聚焦模型不精确、写入光路和检焦光路分离而不能实时同步调焦写入等亟需解决的科学问题和关键技术问题,制约和影响了多点曝光并行激光直写技术的发展。 本课题“用于并行激光直写的连续深浮雕谐衍射透镜阵列技术”研究的主要目的是解决多点曝光并行激光直写写入分辨力和衍射效率不能兼顾、微透镜阵列聚焦模型不精确、写入光路和检焦光路分离而不能实时同步调焦写入等问题,着重以连续深浮雕谐衍射透镜阵列为对象,开展理论描述、建模和实验研究工作,为高效、高分辨力多点曝光并行激光直写方法的研究提供理论依据和先期准备工作。该研究内容在光学传感、光通信、光计算、数据存储、激光医学以及多波段成像和聚焦系统等领域亦具有较高的应用价值。本课题研究的主要内容如下: 为确定微透镜阵列对并行激光直写写入质量的影响规律,基于瑞利-索莫菲衍射理论,首先分析单微透镜非傍轴近似衍射聚焦特性,进而考虑相邻微透镜衍射聚焦的相互影响,建立了微透镜阵列非傍轴近似衍射聚焦模型,在此基础上分析了写入激光垂直入射时微透镜F/#以及中心距对微透镜阵列衍射聚焦的影响规律,为并行激光直写微透镜阵列的设计提供了理论指导。 基于对并行激光直写系统中传统波带片阵列和折射微透镜阵列分辨力与衍射效率固有矛盾的分析,提出了基于连续深浮雕衍射透镜阵列的并行激光直写方法,采用连续浮雕衍射透镜阵列作为并行激光直写的物镜阵列,以兼顾分辨力与衍射效率,同时采用深浮雕结构降低阵列的制作难度,为并行激光直写阵列和系统设计提供一种新的设计方法。 基于对激光直写制作连续浮雕衍射透镜的深度制作误差和卷积效应的分析,建立了由激光直写制作的连续浮雕衍射透镜非傍轴近似衍射聚焦模型,分析了透镜结构参数、写入光斑尺寸和扫描间距以及深度制作误差对透镜衍射聚焦特性的影响,为制作的连续浮雕衍射透镜阵列在并行激光直写中的应用提供了理论依据。 为了实现写入激光和检焦激光同步、同点聚焦,提出了基于谐衍射原理的并行激光直写检焦系统设计方法,对聚焦写入透镜阵列在检焦波长处进行谐衍射设计,使聚焦写入和检焦由同一个衍射透镜阵列实现,并构建了衍射透镜阵列非傍轴近似谐振聚焦模型,进而分析了检焦波长偏差对衍射透镜阵列谐振聚焦特性的影响,为并行直写检焦系统的构建并最终实现实时同步调焦写入提供了有效手段和奠定了理论基础。 最后,利用激光直写分别制作了F/7.5和F/4的连续浮雕衍射透镜阵列,并搭建了衍射透镜阵列聚焦特性测试系统,分别测试了写入激光(波长441.6nm)和检焦激光(波长670nm)入射时制作的透镜阵列的聚焦性能。实验表明,透镜阵列的聚焦特性与理论分析吻合,焦斑直径接近衍射极限值,衍射效率均优于70%,远高于波带片阵列的41%,实现了衍射效率和分辨力兼顾;同时,透镜阵列实现了写入激光和检焦激光同步、同点聚焦。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 傅恩生;微型衍射透镜降低激光器成本[J];激光与光电子学进展;2004年04期
2 殷功杰,薛呜球;衍射透镜衍射效率及光学传递函数[J];激光技术;1997年06期
3 张国平,叶嘉雄,李再光;衍射透镜的色散分析[J];光电工程;1997年02期
4 殷功杰,薛鸣球;二元光学衍射透镜波象差分析[J];激光技术;1997年01期
5 冯迪,严瑛白,谭峭峰;双离轴衍射透镜的矢量设计算法[J];激光技术;2003年06期
6 沈忙作;衍射光学透镜的设计[J];光学学报;1994年09期
7 田兴志;玻璃衍射透镜进入主流应用[J];光机电信息;1999年03期
8 杜春雷,周礼书,邱传凯,白临波,王永茹,邓启凌;衍射微透镜列阵的研究与应用[J];光学技术;1998年03期
9 巴音贺希格;温度涨落和波长偏离对衍射透镜性能的影响[J];光子学报;2003年05期
10 陈颖,杨华军,邱琪,安晓强;半导体激光器的衍射准直透镜的优化设计[J];电子科技大学学报;2003年02期
11 高晓萍;文摘[J];光机电信息;1997年02期
12 安晓强,杜春雷;大数值孔径衍射透镜的优化设计方法[J];光子学报;1998年05期
13 黄祝明,张国平;衍射透镜的色散分析[J];武汉化工学院学报;2002年02期
14 ;文摘[J];光机电信息;1997年11期
15 ;光衍射、仪器与器件[J];中国光学与应用光学文摘;1997年06期
16 ;光的干涉与衍射[J];中国光学与应用光学文摘;2003年05期
17 周绍祥,胡玉禧,王克逸,张亮;衍射透镜的精确设计方法(英文)[J];光子学报;2001年10期
18 于斌;陈丹妮;孙强;屈军乐;牛憨笨;;新型衍射光学成像光谱仪的设计和分析[J];光学学报;2009年05期
19 ;文摘[J];光机电信息;1998年03期
20 张慧娟,王肇圻,傅汝廉;一种设计大数值孔径衍射元件的优化方法[J];光电子.激光;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 朱峰;窦文斌;王宗新;;电大尺寸毫米波衍射透镜的FDTD算法[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2007年
2 窦文斌;万琛;;毫米波衍射透镜焦区场分析[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
3 苏品刚;窦文斌;王宗新;朱峰;徐政宇;;主动式毫米波焦平面成像系统[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2007年
4 张祖存;窦文斌;;毫米波焦面阵成像新型二元衍射微透镜阵列研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李镁钰;基于衍射元件制作误差分析的激光写入策略优化技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978