[發(fā)明專利]平面變柵距光柵的優(yōu)化設(shè)計方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410521344.7
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104297829A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 巴音賀希格;姜巖秀;李文昊;楊碩;趙旭龍;吳娜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 陶尊新

1.平面變柵距光柵的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征是，該方法由以下步驟實現(xiàn)：

步驟一、利用球面波曝光系統(tǒng)，獲得平面變柵距光柵的子午線期望刻線密度函數(shù)，用公式表示為：

n=n10+n20y+32n30y2+12n40y3]]>

式中，n₁₀、n₂₀、n₃₀和n₄₀為系數(shù)期望刻線密度函數(shù)的系數(shù)；

步驟二、根據(jù)變柵距光柵的光程函數(shù)F，獲得平面光柵的離焦F₂₀，子午彗差F₃₀，球差F₄₀，F(xiàn)用公式表示為：

F＝r_C+r_D+yF₁₀+y²F₂₀+y³F₃₀+y⁴F₄₀

F20=12[n20n10n10mλ(cos2αr1+cos2βr2)]]]>

F30=12[n30n10+n10mλ(sinαcos2αr12+sinβcos2βr22)]]]>

F40=18[n40n10+n10mλ(4sin2αcos2α-cos4αr13+4sin2βcos2β-cos4βr23)]]]>

上式中，m為衍射級次+1級，α為使用角度，β為衍射角度，r1為入臂長度，r2為出臂長度，λ為波長；

步驟三、根據(jù)光柵方程、步驟一中期望刻線密度函數(shù)和步驟二中離焦F₂₀，子午彗差F₃₀和球差F₄₀的值，令變柵距光柵聚焦F₂₀＝0，彗差F₃₀＝0以及球差F₄₀＝0，即用公式表示為：

sinα+sinβ=n10mλF20=12(cos2αr1+cos2βr2+n20mλ)=0F30=12(sinαcos2αr12-sinβcos2βr22+n30mλ)=0F40=18(4sin2αcos2α-cos4αr13-4sin2βcos2βcos4βr23+n40mλ)=0]]>

對上式求解，獲得平面變柵距光柵的期望刻線密度函數(shù)系數(shù)n₁₀、n₂₀、n₃₀、n₄₀，所述n₁₀、n₂₀、n₃₀、n₄₀的值用公式表示為：

n10=1λ0(sinδ-sinγ)]]>

n20=1λ0(cos2γrC-cos2δrD)]]>

n30=1λ0(cos2γsinγrC2-cos2δsinδrD2)]]>

n40=1λ0(4cos2γsin2γrC3-4cos2δsin2δrD3+cos4γrC3+cos4δrD3)]]>

式中，γ和δ角為分別為球面波通過光柵基底中心點的光線與光柵基底法線的夾角，并與r_C和r_D共同作為球面波記錄參數(shù)(γ,r_C,δ,r_D)；

步驟四、優(yōu)化球面波記錄參數(shù)(γ,r_C,δ,r_D)，將光柵基底表面各點期望刻線密度與設(shè)計刻線密度誤差的平方的積分函數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并求得最小值，實現(xiàn)平面變柵距光柵的優(yōu)化設(shè)計；

所述目標(biāo)函數(shù)obj用公式表示為：

obj=k12+13y02(2k1k3+k22)+15y04(k32+2k2k4)+17y06k42]]>

k1=n10-n0k2=n20-n1k3=32n30-n2k4=12n40-n3]]>

式中，y₀為光柵半寬度，k₁，k₂，k₃，k₄為設(shè)計刻線密度系數(shù)與期望刻線密度系數(shù)的誤差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面變柵距光柵的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟一中所述的球面波曝光系統(tǒng)包括Kr⁺激光器(1)、第一平面反射鏡(2)、半反半透鏡(3)、第二平面反射鏡(4)、第一針孔濾波器(5)、第三平面反射鏡(6)、第二針孔濾波器(7)、干涉場區(qū)域(8)，由Kr⁺激光器(1)發(fā)出光束，經(jīng)過第一平面反射鏡(2)，半反半透鏡(3)后被分成兩束光，這兩束光分別經(jīng)過第二平面反射鏡(4)和第一針孔濾波器(5)，第三平面反射鏡(6)和第二針孔濾波器(7)后會形成兩束球面波，這兩束球面波相交，形成干涉場區(qū)域(8)。