电子束光刻技术已显示出在非平面基底上制作衍射光学元件的前景。这种光学元件可以包括带有弯曲光栅线的凸面或凹面衍射光栅,用于成像光谱仪或其他科学仪器,其波长从紫外到中红外。

迄今为止,由钻石训练和光学全息术进行各种衍射光学元件,仅在平板基板上商购。这些光栅中的线条直接或者最多有常规曲率。相反,通过电子束光刻制造的衍射光学元件可以具有任意线形和/或任意相位函数。

以电子束光刻图案化的基材以基本相同的方式分配到不同焦点深度的区域中,其中升高轮廓形成在地形图上。然后在每个区域中执行电子束子替代曝光。

本发明的电子束光刻技术是另一个,最近开发的电子束光刻技术,用于将阶段全息图写入平板上的聚(甲基 - 甲基丙烯酸甲酯)的薄膜。通过图案化并以其他方式控制电子束曝光并监测显影/蚀刻工艺直到实现精确深度,可以将光学相位延迟调节到0.5μm-平方区域内的波长小于1/50的精度。通过在扁平基板上使用该技术生产的装置包括菲涅耳透镜,菲涅耳透镜阵列,具有直的直线和弯曲槽的光栅,能产生灰度图像的全息图,以及用于自由空间光学互连的图案。

将技术应用于凹形或凸衬底(见图)涉及以下步骤:

  1. 在基板上建立一个点网格。
  2. 对于每个网格点,确定电子束装置的焦点,旋转和偏转校准值。
  3. 根据步骤2中获得的值,确定可以认为图案化错误可以忽略的焦点,并使用焦点信息来定义深度区域。
  4. 将曝光模式分区为子模式 - 每个深度区域的一个子模式。
  5. 使用电子束装置,根据其子模式暴露每个深度区域。在继续下一个子模式时,根据需要重新调整设备。

利用该技术在凸球面基底上形成一个小型的衍射光栅原型。在一次测试中,光栅显示了88%的一级衍射效率。没有证据表明光栅因衬底的曲率而退化。光栅的原型很小。持续的开发努力是为了增加这种类型光栅的图形面积和减少散射光的数量(与衍射光不同)。

这项工作由Paul Maker,Richard Muller和Caltech的Daniel Wilson完成美国宇航局喷气推进实验室根据公法96-517,承包商选出留住本发明的标题。关于其商业用途的咨询应解决:

技术报告办公室,杰普,邮件停止122-116,4800橡树林笛,帕萨迪纳,加州91109;(818)354-2240。

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本文首先出现在1999年5月问题上Photonics技yabovip16.com术简报杂志。

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