基于小物镜系统的热像差影响因素分析-论文.pdf

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1、激光与电字学进展51，0922O4(20l4)Laser＆0ptoelectronicsProgress~20144中国激光》杂志社基于小物镜系统的热像差影响因素分析周连生于新峰吴志会芮大为张巍中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林长春130033摘要光机热集成分析是光机结构设计中的重要环节，对光学系统像质的预测与补偿有着重要的参考价值。针对小物镜系统，进行光机热集成分析，结果表明该系统产生的热像差较大，影响系统光学性能，其中温度升高导致折射率变化引入的系统热像差较大；结构热变形引入的系统热像差较小，可以忽略；镜片与支撑结构之间的导热、上

2、下窗口的空气扰动、机械结构外表面的环境对流也会存在一定影响，但影响较小。由此可知系统热像差的主要影响因素是热载的大小，设计过程中减少透镜厚度及材料吸收率，降低系统热载，是减小光学系统热像差最为有效的途径。关键词光学设计；光机热集成分析；热像差；有限元法；Zernike多项式；折射率均匀性；热载中图分类号TH744文献标识码Adoi：10．3788／L0P51．092204AnalysisofInfluenceFactorsofThermalAberrationsBasedontheSmallLensSystemZhouLianshengYuXinfengWuZhih

3、uiRuiDaweiZhangWeiStateKeyLaboratoryofAppliedOptics，ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun，Jilin130033，ChinaAbstractThermalstructuralopticalintegratedanalysisisaneffectivewaytoestimateopticalimagequalityduringopticalandmechanicaldesignstag

4、e．Thermalstructuralopticalintegratedanalysisofasmalllenssystemisconducted．Theresultsindicatethatthermalaberrationsofthesystemarehigher，affectingopticalpropertiesofthesystem．Contributiontothethermalaberrationsinducedbychangeofrefractiveindexislargerthanthatbysurfacedeformation．Thermalco

5、nductancebetweenthelensandthesupportstructures．airturbulenceintheupperandlowerwindows，andenvironmentalconvectionoftheoutersurfaceofthemechanicalstructureinfluencethethermalaberrationsfinitely，andtheprimaryinfluencefactoristhermalload．Reducingthicknessofthelensandabsorptionrateofmateria

6、lswilldecreasethermalloadandthermalaberrationsofthesystemdecreasedeffectively．Keywordsopticaldesign；thermalstructuralopticalintegratedanalysis；thermalaberrations；finiteelementmethod；Zernikepolynomials；uniformityofrefractiveindex；thermalloadoCIScodes220．3740；220．1000；110．3000；110．68201引

7、言近年来，随着集成电路工业的迅猛发展，要求光刻机分辨率与生产率不断提高，离轴照明的采用及曝光剂量的增加是满足高分辨率及高生产率的两种重要手段n。但上述方式的采用不可避免地引入另一种导致像质劣化的现象，称为热像差。这就要求在光刻物镜设计、制造及装调各个环节均有严格的控制和精细的分析，尤其是在设计阶段准确预测热像差并采取相应的补偿措施。光刻物镜在工作过程中吸收部分曝光能量，一方面使得透镜温度升高，改变了光学材料的折射率，另一方面使得透镜与支撑结构之间产生温差，由于材料膨胀系数的不同，导致透镜产生变形。上述两种因素均收稿日期：2014-03-16；收到修改稿日期：20