[實用新型]一種用于制作超透鏡的干涉光刻系統

有效

• 申請號: 201822127597.2
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN209248249U
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 葉紅;胡貴林;葉燕
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02B3/00
• 代理公司: 寧波高新區核心力專利代理事務所(普通合伙) 33273
• 代理人: 袁麗花

本實用新型公開了一種用于制作超透鏡的干涉光刻系統，包括光源、空間過濾單元、4F光學系統和光波調制單元，空間過濾單元設置于4F光學系統之前，所述4F光學系統包括沿光路依次設置的第一透鏡和第二透鏡，所述光波調制單元設置于所述第一透鏡和第二透鏡之間，該光波調制單元通過對子波面調制，在系統的后焦面上形成環形或圓形的干涉圖案。本系統可利用幾次干涉曝光制備出“圓+多環”的聚焦超表面結構，效率高、造價低、易完成大幅面的結構制備。

技術領域

本實用新型涉及微納光學領域，特別是涉及一種用于制作超透鏡的干涉光刻系統。

背景技術

不同于傳統透鏡，超透鏡最大優點就是：輕薄和小型化。其功能遠遠超越傳統透鏡，并有望徹底顛覆傳統光學裝置中笨重繁瑣的透鏡組，使得手機攝像頭、眼鏡、虛擬現實和增強現實硬件都變得非常輕薄。

由于超透鏡可以突破傳統的光學衍射極限，對亞波長量級的目標物成像或放大，隨著超透鏡技術的進一步發展，已可對亞波長的目標物進行放大，其應用領域拓展到納米加工、生物檢測等領域。中國科學院長春光學精密機械與物理研究所的鄧永波等人用電子束光刻的方法制作了一種同心環型拓撲超透鏡，超透鏡的數值孔徑可根據需求自由指定，超透鏡體積小，易于集成和陣列化，從而促進了新一代光學顯微技術與光學成像技術的實現與應用。中國科學院光電技術研究所的羅先剛等人通過常規的光刻、離子束刻蝕或濕法腐蝕、陰影蒸鍍，制備得到用于實現超分辨成像的尖劈型超透鏡，把將要觀測的細微物體置于傾斜切面超透鏡的物面，圖像信息可以通過多層膜投影到該超透鏡的斜切面即相面形成放大的像，從而實現一維放大和超衍射觀測，他們也提出了用兩次離子束刻蝕技術制備成像面為平面的超透鏡，所制備的成像面為平面的超透鏡可以用于納米光刻成像、傳感、等離子體操縱等方面。

目前大多采用電子束光刻和離子束光刻制備超透鏡，電子束光刻技術雖然光刻精度很高，但是由于串行寫入，效率比較低，設備成本高，直寫式的技術曝光速度很慢，一般用于制作小幅面的納米結構；離子束光刻分辨率高，但是曝光深度有限。

干涉光刻技術不需要昂貴的光刻成像透鏡，可以得到高分辨、無限焦深、大面積光刻，能夠快速的在大面積內制備密集的特征結構而不失焦。適合光電探測器或場發射器電極陣列中的較大范圍內周期性的超亞微米級點陣結構圖形的產生，在實驗條件下應用很廣泛。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種用于制作超透鏡的干涉光刻系統，該系統可利用幾次干涉曝光制備出“圓+多環”的聚焦超表面結構，且效率高、造價低、易完成大幅面的結構制備。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

本申請實施例公開一種用于制作超透鏡的干涉光刻系統，包括光源、空間過濾單元、4F光學系統和光波調制單元，空間過濾單元設置于4F光學系統之前，所述4F光學系統包括沿光路依次設置的第一透鏡和第二透鏡，所述光波調制單元設置于所述第一透鏡和第二透鏡之間，該光波調制單元通過對子波面調制，在系統的后焦面上形成環形或圓形的干涉圖案。

在該技術方案中，第一透鏡和第二透鏡可以為單獨一個透鏡，也可以為多個透鏡構成的組合。

優選的，在上述用于制作超透鏡的干涉光刻系統中，所述的光波調制單元包括消0級光掩膜和位相光柵，位相光柵設置于第一透鏡和消0級光掩膜之間，所述消0級光掩膜能供正負一級衍射光穿透。

優選的，在上述用于制作超透鏡的干涉光刻系統中，所述位相光柵通過位移變化、和/或旋轉實現對子波面光場調制，在系統的后焦面產生參數可調的光場分布，該光場分布為圓形或環形的干涉圖案。

優選的，在上述用于制作超透鏡的干涉光刻系統中，所述空間過濾單元透光部分的中心位置與4F光學系統和位相光柵的關系為：

r＝λf₁F₀