干涉条纹相位变化对平面全息光栅曝光的影响

宋莹

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.03.008

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干涉条纹相位变化对平面全息光栅曝光的影响

宋莹

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Citation:

干涉条纹相位变化对平面全息光栅曝光的影响

宋莹

1.
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033

作者简介: 宋莹(1985-),女,助理研究员,现主要从事光栅制造技术的研究。E-mail:songyingtec@126.com.

基金项目:
国家重大科学仪器设备开发专项基金资助项目(2011YQ120023)
中图分类号: O438.1

Effect of phase changes of interference fringes on exposure of plane holographic gratings

SONG Ying

1.
Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
CLC number: O438.1

摘要: 为更好地评价平面全息光栅曝光系统的性能,了解干涉条纹相位变化对光栅制作的影响,基于曝光量表达式,结合光栅掩模槽形二元模型,采用理论分析和数值计算的方法,分析了条纹相位变化对曝光对比度、光栅掩模槽形和曝光量相位的影响。各种形式的干涉条纹低频漂移均会降低曝光对比度,导致掩模槽形的可控性下降,其影响具有一致性;为保证曝光对比度达到0.95,低频漂移均方根值应控制在0.05个条纹周期以内;小幅值高频振动对光栅曝光的影响可以忽略;低频漂移造成的曝光量相位误差不影响光栅的衍射特性。结果表明,为获取合格的光栅掩模,应控制光刻胶非线性和曝光量的匹配关系,并将干涉条纹低频漂移均方根值控制在1/20条纹周期以内。可将其作为评价全息光栅曝光系统稳定性的重要指标。
- 光栅 /
- 光栅曝光 /
- 数值计算 /
- 条纹相位变化 /
- 曝光对比度 /
- 掩模槽形
Abstract: In order to evaluate the performance of plane holographic grating exposure system and study the influence of interference fringe's phase changes on grating manufacture, based on exposure dose expression and binary model of grating mask profile, the effect of fringe's phase vibration on exposure contrast, grating mask profile and exposure phase were analyzed by theoretical analysis and numerical calculation. The results show that all kinds of interference fringe low-frequency drift decrease exposure contrast and the controllability of grating mask profile is reduced. The influence has consistency. For keeping the exposure contrast greater than 0.95, root mean square(RMS) value of low-frequency drift needs to be controlled in the range of 0.05 fringe's period. The effect of small amplitude high frequency vibration on grating exposure can be neglected. Exposure phase error caused by low-frequency shift doesn't impact diffractive characteristic of grating. For getting qualified grating mask, the matching relationship between photoresist nonlinearity and exposure should be controlled and RMS of low frequency drift should be smaller than 1/20 fringe's period which can be used to evaluate the stability of holographic grating exposure system.
- grating /
- grating exposure /
- numerical calculation /
- fringe's phase change /
- exposure contrast /
- grating mask profile

[1]	GRAHAM S. Practical holography[M].3rd ed. Bristol,UK:Institute of Physics Publishing,2004:248-249.
[2]	QIAN G L,LI C M,CHEN X R. Error analysis of holographic mosaic gratings[J]. Laser Technology, 2013, 37(6):481-485 (in Chinese).
[3]	LIU H X, ZHANG W,GONG Y. Progress in grating parameter measurement technology[J]. Chinese Optics,2011,4(2):103-109(in Chinese).
[4]	YOUNG P P, PRIAMBODO P S, MALDONADO T A, et al.Simple interferometric fringe stabilization by charge-coupled-device-based feedback control[J].Applied Optics,2006,45(19):4563-4566.
[5]	YU J, YANG Q M,SHI J H,et al. A method to stabilize interference fringe in taking a reflecting hologram[J].Laser Journal,2002,23(6):42-43(in Chinese).
[6]	SONG Y,BAYANHESHIG,QI X D, et al. Design of frequency-shift interference fringe locking system in holographic grating exposure[J].Optics and Precision Engineering, 2014, 22(2):318-324 (in Chinese).
[7]	GAO L, LIN H, ZENG L J. A close-loop feedback system used for improving the stability of interference fringes[J].Optics Optoelectronic Technology,2004, 2(1):23-25(in Chinese).
[8]	QIAN G L,LI C M,YIN Q Y, et al. Study of characteristic of fringe locking system used to holographic exposure[J]. Laser Technology, 2008, 32(6):648-650 (in Chinese).
[9]	YANG Q M, ZHANG W B, ZHONG L Y, et al. The influence of external vibration for making hologram and the locking of interference fringe[J]. Laser Journal, 1999, 20(3):36-38 (in Chinese).
[10]	YAO Q J. Optics tutorial.3rd ed. Beijing:Higher Education Press, 2002:35-37 (in Chinese).
[11]	YAO T R, JIANG T H. Digital signal processing[M].2nd ed. Wuhan:Huazhong University of Science and Technology Press,1999:160-161(in Chinese).
[12]	HAN J. The research on the lithography system and the grating mask profile evolution and controlling in the fabrication of the holographic grating[D].Beijing:University of Chinese Academy of Sciences, 2012:92-95(in Chinese).

[1]	陈新荣 , 耿康 , 吴建宏 . 介质膜光栅槽形无损检测方法的研究. 激光技术, 2005, 29(4): 423-425.
[2]	王超素 , 江孝伟 . 利用高对比度光栅实现光束大角度偏转. 激光技术, 2021, 45(4): 485-491. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.04.012
[3]	何胜军 , 江达飞 , 江孝伟 , 王真富 . 1维高反射等腰三角形亚波长光栅的研究. 激光技术, 2020, 44(3): 288-298. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.03.014
[4]	赵建伟 , 江孝伟 , 方晓敏 , 赵燕娟 , 葛正阳 . 金属光栅提高蓝光LED提取效率的研究. 激光技术, 2019, 43(1): 58-62. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.01.012
[5]	郭天华 , 汪岳峰 , 于广礼 . 光纤光栅外腔半导体激光器理论模型分析与选取. 激光技术, 2017, 41(2): 225-230. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.02.016
[6]	褚状状 , 游利兵 , 王庆胜 , 尹广玥 , 陈亮 , 方晓东 . 聚合物光纤光栅制备进展. 激光技术, 2018, 42(1): 11-18. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.01.003
[7]	许国 , 侯春萍 , 沈丽丽 . 狭缝光栅立体显示光栅倾斜角度理论分析. 激光技术, 2016, 40(3): 388-391. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.03.018
[8]	宋曼谷 , 曹立强 , 刘丰满 , 薛海韵 , 孙瑜 , 李宝霞 . 硅基光栅耦合封装结构的优化设计. 激光技术, 2017, 41(4): 479-483. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.04.004
[9]	刘燕燕 , 姜凤贤 , 侯佳鹏 , 周宁 , 武海生 . 带状光纤多波长阵列光栅刻写工艺研究. 激光技术, 2015, 39(4): 484-487. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.04.012
[10]	王国超 , 颜树华 , 高雷 , 谢学东 , 田震 . 光栅干涉位移测量技术发展综述. 激光技术, 2010, 34(5): 661-664,716. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.023
[11]	邓启威 , 张蓉竹 , 孙年春 . 矩形光栅局部结构误差对衍射效率的影响. 激光技术, 2019, 43(5): 635-640. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.05.009
[12]	谢蒙萌 , 陶宝祺 , 姜锦虎 . 基于光栅大错位数字散斑干涉的无损检测技术. 激光技术, 2001, 25(4): 279-281.
[13]	王挺峰 , 付有余 , 郭劲 , 米阳 . 利用光栅测量远场入射激光波长的方法研究. 激光技术, 2005, 29(2): 156-158.
[14]	华子明 , 李永倩 , 王少康 , 温芳芳 , 范海军 . 光纤光栅液体双参量传感器增敏设计. 激光技术, 2022, 46(3): 337-343. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.03.007
[15]	李凯 , 辛璟焘 , 夏嘉斌 , 祝连庆 . 基于电弧等离子体的光纤光栅快速退火的研究. 激光技术, 2017, 41(5): 649-653. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.05.006
[16]	赵建伟 , 方晓敏 , 江孝伟 . 导模共振光栅参量对共振波长和线宽的影响研究. 激光技术, 2019, 43(2): 227-232. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.02.015
[17]	江达飞 , 方晓敏 , 廖东进 . 双光栅结构薄膜太阳能电池的优化. 激光技术, 2019, 43(6): 850-854. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.06.022
[18]	高胜英 , 高仁喜 , 侯圣文 , 李岩 , 刘一 , 曲士良 . 飞秒激光在SiC晶体中制备高温环境用光栅. 激光技术, 2012, 36(6): 745-748. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.009
[19]	刘兵 , 李坚 . Gaussian切趾体光栅在光谱合成中的应用研究. 激光技术, 2013, 37(5): 656-659. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.05.020
[20]	王阳阳 , 赵恩才 , 于淼 , 罗政纯 , 常天英 , 崔洪亮 . F-P标准具和参考光栅相结合的高稳定性FBG解调系统. 激光技术, 2018, 42(3): 336-340. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.03.009

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干涉条纹相位变化对平面全息光栅曝光的影响

宋莹

作者简介: 宋莹(1985-),女,助理研究员,现主要从事光栅制造技术的研究。E-mail:songyingtec@126.com

1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033

收稿日期: 2015-03-18
录用日期: 2015-04-15
网络出版日期: 2016-05-25

基金项目: 国家重大科学仪器设备开发专项基金资助项目(2011YQ120023)

关键词:

摘要: 为更好地评价平面全息光栅曝光系统的性能,了解干涉条纹相位变化对光栅制作的影响,基于曝光量表达式,结合光栅掩模槽形二元模型,采用理论分析和数值计算的方法,分析了条纹相位变化对曝光对比度、光栅掩模槽形和曝光量相位的影响。各种形式的干涉条纹低频漂移均会降低曝光对比度,导致掩模槽形的可控性下降,其影响具有一致性;为保证曝光对比度达到0.95,低频漂移均方根值应控制在0.05个条纹周期以内;小幅值高频振动对光栅曝光的影响可以忽略;低频漂移造成的曝光量相位误差不影响光栅的衍射特性。结果表明,为获取合格的光栅掩模,应控制光刻胶非线性和曝光量的匹配关系,并将干涉条纹低频漂移均方根值控制在1/20条纹周期以内。可将其作为评价全息光栅曝光系统稳定性的重要指标。