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1、第28卷第4期中国激光Vol.A28,No.42001年4月CHINESEJOURNALOFLASERSApril,2001文章编号:025827025(2001)0420369203*64@64点阵达曼光栅的设计与实现席鹏周常河赵帅王淮生刘立人(中国科学院上海光机所上海201800)提要分析了偶数点阵达曼光栅的设计原理与特性。利用数值优化方法,获得了一组64@64点阵达曼光栅解。光栅模版用电子束制版法制成,其最细线宽为2.5Lm。用光刻法实现了这一位相光栅,并比较了不同位相光栅制作法的优缺点。原子力显微镜测得的光栅深度曲线与64@64点阵实验结果表明,此光栅结果接
2、近理论值。关键词达曼光栅,光互连,光刻法中图分类号O43812文献标识码ADesignandFabricationof64@64SpotArrayDammannGratingXIPengZHOUChang2heZHAOShuaiWANGHuai2shengLIULi2ren(ShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanics,TheChineseAcademyofSciences,Shanghai201800)AbstractThedesignmethodandfeaturesofeven2numberedDammanngrating
3、sarepresentedinthispaper.Withnumericaloptimizationmethod,64@64Dammanngratingsolutionisobtained.Themaskpatternisfabricatedwithelectro2beamfacilitieswiththefeaturesizeof2.5Lm.ThephasegratingisrealizedwithphotolithographicICtechnique.Threedifferentmethodstorealizephasegratingsarediscussed
4、.Thedepthofbinary2phasegratingmeasuredwithanatomicforcemicroscopeandthemeasurementsofthe64@64spotarrayshowthattheexperimentisingoodagreementwiththetheoreticalresult.KeywordsDammanngrating,opticalinterconnection,photolithography1引言光栅,Tooley等实现了光学细胞逻辑图像处理[5]器,McCormick等实现了基于自电光效应的光计达曼光栅是
5、一种可以将入射单色光在傅里叶变算器件[6]。换的远场处高效率地生成均匀光强点阵的位相光由于偶数点阵达曼光栅结构排除了零级衍射光栅。最初在70年代,Dammann等在研究多个像复对制作误差的敏感性,使实际制作的偶数点阵的均制时提出了达曼光栅[1]。他首次把大规模集成电[4]匀性容易高于奇数点阵。本文从偶数点阵达曼路工艺引入光学领域,为微光学的发展奠定了基础。光栅的理论出发,得出了此类光栅具有相移性、平移在80年代,达曼光栅被运用于光耦合领域。从80性与反转性等特性。利用数值优化方法,我们得到年代末至今,由于光计算与光互连的迅速发展,达曼了一组64@64点阵达曼光栅解。
6、利用电子束制版光栅受到了普遍的重视。在理论上,Morrison提出法,得到了最细线宽为215Lm的振幅光栅模版,并了偶数点阵达曼光栅[2],Vasara提出了非正交二维用光刻法将其翻拍为位相光栅。用原子力显微镜测结构达曼光栅[3]。实际应用中,高效率、大规模点出的光栅深度曲线直观地给出了光栅剖面形貌。对阵达曼光栅是发展的主要趋势[4]。特别是正交二点阵实验结果的分析表明,这一光栅比较接近理论值。值位相光栅,由于其具有设计简单、制作工艺成熟、无需精确套准等优点,因而被广泛使用。应用此类2偶数达曼光栅及其特性分析*中国科学院百人计划、国家自然科学基金(69837020)
7、在一维情况下,当偶数点阵(0,P)型二值位相和上海市启明星计划(98QD14023)资助项目。光栅的一个周期受单色光照射时,其衍射级次的相[2]收稿日期:2000202214;收到修改稿日期:2000203217对振幅可表示为370中国激光28卷nN/21-(-1)kA(n)=E(-1)exp(-2Pinxk)(1)Pnk=1$=min(xk+1-xk)(4)式中n为衍射级次,N为一个周期内拐点xk的个式中k=1,2,,,N。制作工艺要求$尽可能地大。数。均匀度函数2相对光强I(n)=A(n)。易得I(-n)=max(In)-min(In)I(n)。当n为偶数时
