基于二元光学方法制作微环形光栅及阵列

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环形光栅由于它的光谱结构的特殊性，它在光谱分析、光通信、光学信息处理、工业计量、宇宙工程等方面有广泛的应用前景。在国外，环形光栅作为半导体激光器的滤波器件一直是研究的热点；在国内，环形光栅主要用在测量和扫描全息方面。目前，制作环形光栅的方法主要有机械刻划法，干涉法，电子束刻蚀法等。但机械刻划法制作成本高，精度差，效率低；干涉法则需要用圆锥镜，而圆锥镜加工困难，加工精度也难以达到要求；电子束刻蚀法需要复杂且极其昂贵的设备，生产周期长。鉴于此，本文提出了利用数字微镜（Digital Micro- mirrorDevice，简称DMD）系统来制取环形光栅及阵列环形光栅的新方法，这是一种基于二元光学的方法，其在理论和实践上都有一定的创新意义。本论文提出的利用DMD 系统来制取环形光栅及阵列环形光栅的新方法，是基于DMD 芯片空间光调制特性的，即DMD 芯片能够根据输入到其中图形的灰阶等级控制反射曝光量。利用VC 编程，首先设计出环形光栅的模拟软件，环形光栅的半径和台阶数可调；然后将图形输出到DMD 芯片，利用DMD 芯片的空间光调制特性，根据环形光栅的灰阶等级控制反射曝光量；经精缩投影曝光，将经DMD芯片调制的反射光照射到涂有光刻胶的玻璃基板上，再经过显影、定影、刻蚀即可获得环形光栅。这种方法可以方便的调整环形光栅的半径，以及台阶数，还可制作出环形光栅阵列，为把环形光栅集成到光电系统中提出了一种切实可行的方法。相对于机械刻划法、干涉法和电子束刻蚀法，二元光学的方法可以方便，高效，低成本地制作环形光栅。通过理论分析和实验结果充分证明了该方法的可行性。本论文首先讨论了环形光栅的菲涅耳衍射和夫朗和费衍射，得出环形光栅的夫朗和费衍射场具有环形分立谱结构，它还具有径向色散作用；还对利用DMD 系统制取环形光栅的制作工艺参数进行了摸索，通过大量的对比实验，基本确定环形光栅的制作工艺参数；制作出了二阶、四阶和环形光栅阵列；并且分析了影响DMD 系统制作精度的各种误差因素，并分别针对各种因素提出了相对应的误差修正或补偿的方法。

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作者
鲁开源;
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作者单位

南昌航空大学;

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授予单位南昌航空大学;
学科光学工程
授予学位硕士
导师姓名何兴道;
年度 2007
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类工程光学;
关键词
DMD系统; 灰度掩模; 环形光栅; 电子微镜器件;

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