[發(fā)明專利]軟X射線雙頻光柵及其制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210022538.3
• 申請日: 2012-02-01
• 公開（公告）號: CN102540298A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉正坤;邱克強(qiáng);劉穎;徐向東;付紹軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G21K1/06;G03F7/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 許玉明;成金玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衍射光學(xué)、全息光刻、軟X射線剪切干涉等科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及是一種軟X射線雙頻光柵及其制作方法，其為工作于短波段(軟X射線波段)的剪切干涉元件-軟X射線雙頻全息光柵，可用于激光等離子體密度診斷、X射線剪切干涉系統(tǒng)等。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)1：(參見文獻(xiàn)Jorge?Filevich，Jorge?J.Rocca，Mario?C.Marconi，et?al.“picosecond-resolution?soft-x-ray?laser?plasma?interferometry”.Applied?Optics，Vol.43，3938-3946，2004)采用馬赫-曾德爾(M-Z)干涉系統(tǒng)進(jìn)行等離子體診斷。該方法的工作原理簡單，結(jié)果處理也比較方便。在干涉法診斷中，探針激光經(jīng)光柵分束后，一束作為物光，穿過待測等離子體后，與作為參考光的另一束激光干涉形成干涉條紋，由于物光受到待測等離子體的擾動，光程發(fā)生變化，引起干涉條紋的移動，根據(jù)條紋的移動數(shù)，推算光程的改變，進(jìn)而根據(jù)公式可以得到等離子體電子密度的分布。該方法的缺點(diǎn)是：1、利用光柵進(jìn)行分束合束元件，物光和參考光經(jīng)過不同路徑，光路調(diào)節(jié)困難，由于X射線的相干長度只有200um，等光程調(diào)節(jié)困難，2、光路中元器件較多，較為復(fù)雜，元器件的面型對干涉條紋帶來干擾。

現(xiàn)有技術(shù)2：(參見J.C.Wyant.“double?Frequency?Grating?Lateral?shear?interferometer”Applied?Optics，Vol12，2057-2060，1973)采用雙頻光柵作為剪切光學(xué)元件，制作剪切干涉系統(tǒng)，在可見光波段測試物體的波面變化等。該方法的特點(diǎn)是：工作波段是可見光波段，雙頻光柵直接利用同一次曝光，轉(zhuǎn)動不同的角度，得到兩組光柵的浮雕結(jié)構(gòu)，利用光柵的兩組-1級干涉條紋形成剪切干涉條紋，通過被測物體對干涉條紋帶來的擾動的測試結(jié)果，利用公式計(jì)算被測物的特性。其特點(diǎn)是：為了得到好的雙頻光柵結(jié)構(gòu)，主要是利用光刻膠形成雙頻光柵圖形，但光柵槽型深度不易控制。該方法不適于制作短波段尤其是X射線波段的雙頻光柵。

現(xiàn)有技術(shù)3：(參見：付紹軍，洪義麟，陶曉明等?！半x子束刻蝕雙頻光柵的實(shí)驗(yàn)研究”量子電子學(xué)，9(2)，186-190，1992.)采用一次全息曝光，得到雙頻光柵掩模，再利用離子束刻蝕的方法制作雙頻光柵。該方法的特點(diǎn)是利用兩次全息曝光法制作光刻膠掩模。其控制精度低，通過離子束刻蝕的方法控制雙頻光柵的質(zhì)量，其應(yīng)用范圍為可見光波段。該方法的缺點(diǎn)是：雙頻光柵中兩組光柵的衍射效率無法在過程中保證一致性；該方法制作雙頻光柵時，由于是通過全息曝光，直接得到雙頻光柵光刻膠掩模，掩模的精度受限于光刻膠的曝光量，在制作槽深較淺的雙頻光柵時，理想光刻膠槽型無法轉(zhuǎn)移到石英基底上。因此該方法無法制作運(yùn)用于軟X射線波段的雙頻光柵。

現(xiàn)有技術(shù)4：(參見：Jean-Francois?Lepage?and?Nathalie?McCarthy，“Analysis?of?the?diffractional?properties?of?dual-period?apodizing?gratings：theoretical?and?experimental?results”.Applied?Optics，Vol43，3504-3512，2004.)采用兩次全息曝光法制作光刻膠雙頻光柵。由于槽深、占空比受到光刻膠與曝光量線性關(guān)系的限制，在寬容度較大的可見光波段，該方法制作的雙頻光柵能夠產(chǎn)生得到兩束光強(qiáng)近視相等-1級衍射光。但該方法不能制作槽深較淺、工作在X射線波段的雙頻光柵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：目前采用M-Z干涉系統(tǒng)進(jìn)行等離子體密度的診斷，其數(shù)據(jù)處理簡單，但系統(tǒng)復(fù)雜。剪切干涉法能簡化等離子體密度診斷系統(tǒng)，剪切干涉法中對剪切分束元件的要求是：1、分出的兩束激光等光程、等強(qiáng)度；2、兩束光的夾角很小。由于缺少工作于軟X射線波段的剪切干涉元件，限制了剪切干涉法在等離子診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用。為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種用于X射線剪切光學(xué)系統(tǒng)的雙頻光柵結(jié)構(gòu)及制備方法，該雙頻光柵能作為軟X射線波段的剪切干涉元件。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種軟X射線雙頻光柵，包括光柵基片，所述光柵基片一側(cè)面為光面，另一側(cè)面上有工作光柵，其特征在于：

所述工作光柵為兩組矩形槽光柵刻蝕在同一塊基底組成，且兩組光柵的柵線相互平行，兩組光柵在空間上相互疊加；

所述工作光柵中的兩組光柵的槽深與占空比相同。