衍射型激光扩束器的保真度研究.pdf

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1、第41卷第9期中国激光Vo1．41，No．92014年9月CHINESEJOURNALOFLASERSSeptember，2014衍射型激光扩束器的保真度研究，，●●龚海龙刘志辉李国俊方亮周崇喜中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室，四川成都610209＼中国科学院大学，北京100049／摘要针对传统的二次非球面折射型激光扩束器存在不易加工、装调困难、体积大、重量大，特别是难以获得高填充比阵列透镜等不足，提出了一种利用衍射型台阶化面型近似二次非球面的激光扩束器方案，结果表明：对于典型的束腰半径为2mm的高斯光束，衍射型激光扩束器可实现2．8倍的理论扩束比。为了保持扩束过

2、程中激光模式的稳定性，提出了不同区域给定不同台阶数的两类复合结构，解决了扩束过程中保真度和二元衍射元件加工特征尺寸无法同时满足的问题，改进后的系统保真度达95．82，各区域最小光刻线宽均大于2m，能够满足现有光刻加工技术要求。对影响系统保真度主要误差的分析结果表明：离轴误差在一1～1mm，目镜和物镜倾斜误差分别小于0．1mm和1．68mm时，系统保真度仍大于95，方便装调。关键词衍射；扩束器；二次非球面；扩束比；保真度中图分类号TN245文献标识码Adoi：10．3788／CJL2O1441．0902006FidelityStudyofDiffractiveLaserBeamExpan

3、derGongHailong·LiuZhihui’。LiGuojunFangLiangZhouChongxiStateKeyLaboratoryofOpticalTechnologiesforNano—FabricationandMicro—Engineering，InstituteofOpticsandElectronics，ChineseAcademyofSciences，Chengdu，Sichuan610209，ChinaUniversityofChineseAcademyofSciences，Bering100049，ChinaAbstractFortraditiona1co

4、nicrefractivelaserbeamexpandersbeingdifficultoffabrication，hardofequipment，bulkyandheavyweight．especiallydifficulttoachievelensarraywithhighfⅢfactor，anapproachoflaserbeamexpanderbyusingsteppeddiffractivesurfacetoapproximateconicasphericalsurfaceisproposed．ItisshownthattheincomingGaussianbeamwith

5、typicalwaistradiusof2mmisenlargedtothedesignedexpandingratioof2．8timesbythediffractive1aserbeamexpander．Bymakingthedifferentsectionsofthesurfacewithdifferentstepstogettwotypesofimprovedstructure，whichaimsatkeepingthestabilityoflasermode，theproblemoffidelityandtypicalfabricationline—widthofbinary

6、diffractiveelementsbeingnotfulfilledatthesametimeiSsolved．ThefidelityiSraisedto95．82％withtheminimumlithographyline．widthabove2“mofeachsection，whichmeetsthefabricationrequirementofexistinglithographytechnology．AnalysisofthemainerrorsaffectingthesystemfidelityshowsthatthevalueiSstillabove95％whende

7、focusederroriS一1～1mmanddecentererroriSbelow0．1mmofeyepieceand1．68mmofobjectivelens，whichmakethesystemeasytoinstal1．Keywordsdiffraction；expander；conicasphericalsurface；expandingratio；fidelityOCIScodes050．196O；050．1965；050．197