数字光刻制作微光学器件的评价研究.pdf

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1、学校代码10406分类号TN205密级盲审编号80学号080080300005题目数字光刻制作微光学器件的评价研究作者雷刚学科、专业光学工程指导教师高益庆教授申请学位日期2011年6月学校代码：10406分类号：TN205学号：080080300005南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）数字光刻制作微光学器件的评价研究硕士研究生：雷刚导师：高益庆教授申请学位级别：硕士学科、专业：光学工程所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：南昌航空大学Researchontheevaluationofdigitallithographytofabri

2、catemicro-opticelementsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnOpticsEngineeringByLeiGangUndertheSupervisionofProf.GaoYiqingCollegeofTestandOptoelectronicEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2011南昌航空大学硕士学位论文摘要摘要微光学是一门正在兴起的学科领域，它是研究一维、二维和三维的小型化光学器件和系统的一门高技术。它与微电

3、子学、微机械、微加工、信息科学、材料科学等学科相互渗透，为现代光学研究前言的一个重要分支。“一大一小”是先进光学制造技术的未来主要发展方向之一，微光学制造技术支撑微光学的发展，有可能为光学技术带来革命性进展，使传统光学系统实现微型化、阵列化和集成化，发展具有信息处理功能的集成光学组件。目前，国内外对微光学理论研究的重点主要放在新型光学器件的理论分析和相位恢复算法的改进。制作技术的研究主要集中于灰度掩模技术、激光或电子束直写技术、VLSI的套刻技术三个方面。由于用VLSI技术制作对准难度大、需要多次套刻、工序多，电子束直写或激光直写只适于单件制作且设备昂贵,因此，目

4、前国内外研究最有前途也是最多的微光学加工制造方法是灰度掩模法。随着微光学器件制作技术的不断进步以及各种微结构的不断出现，对制作系统误差分析以及微光学器件的评价显得尤为重要。本论文主要归纳总结了国内外微光学器件及其评价方法的研究现状，详细介绍了针对微光学器件的检测技术。对于用来制作微光学器件的数字光刻系统，介绍了一些重要的组成部分：光源照明系统，数字微镜装置DMD的结构、工作原理、特性，工件平台以及精缩物镜的结构和特性。在介绍了数字光刻系统的基础上，进一步分析数字光刻系统的误差和数字光刻实验中的误差，包括照明系统误差，DMD芯片的刷新频率，像素量化，像素“抖动”以及

5、像素间产生的“黑栅”效应影响，光学系统，平台系统引入的误差，显影，刻蚀误差，光刻胶曝光响应曲线非线性等，最后对数字光刻系统所制作的微光学器件进行综合评价，特别是一些典型的微光学器件，主要是评价二元光栅的制作过程、衍射效率、制作结果；Dammann光栅的制作过程、特性、制作结果；微透镜阵列的制作过程、面形误差、填充因子、阵列均匀性、像质、制作结果，特别对于微透镜阵列像质评价提出了一套测量装置和一种测量方法。关键词：微光学、数字光刻系统、系统误差、综合评价I南昌航空大学硕士学位论文摘要AbstractThemicro-opticsisanemergingsubject

6、area，whichisahightechnologyonthestudyofone-dimensional,two-dimensionalandthree-dimensionalminiaturizedopticaldevicesandsystems.IthasmultualpermeationwithMEMS,microelectronics,micro-fabrication,materialsscience,informationscienceandothersubject,anditisanimportantbranchofmodernoptics.“O

7、nelargeandonesmall”aretwomaindevelopmentdirectionsofthefutureadvancedopticalmanufacturingtechnology.Themicro-opticsmanufacturingtechnologysupportsthedevelopmentofthemicro-optics,itispossibletobringrevolutionaryadvancesinopticaltechnology,suchasmakingtraditionalopticalsystemsminiaturiz

8、ation