[發(fā)明專利]一種基于超透鏡陣列的激光并行直寫裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110253890.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN112987511A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王津;周常河;賈偉;謝永芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 鄭浦娟

本發(fā)明涉及一種基于超透鏡陣列的激光并行直寫裝置及方法，將超透鏡陣列置于直寫光路中，充分利用超透鏡的超分辨成像，使得在超透鏡的下表面及其近場(chǎng)范圍內(nèi)的距離可以形成高分辨的圖像，縮小聚焦的光斑尺寸，從而提高刻寫密度，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度光柵的刻寫。利用超透鏡陣列，可以形成多點(diǎn)光斑，即一次直寫多條光柵柵線，提高激光直寫裝置的直寫并行度。本發(fā)明適用于刻寫高密度、高精度的大尺寸衍射光學(xué)元件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光直寫技術(shù)，特別是一種基于超透鏡陣列的激光并行直寫裝置及方法。

背景技術(shù)

大尺寸、高密度衍射光柵在高功率激光、啁啾脈沖壓縮技術(shù)中有著越來越多的應(yīng)用，是光學(xué)系統(tǒng)和科學(xué)儀器如大型天文望遠(yuǎn)鏡、慣性約束核聚變激光點(diǎn)火系統(tǒng)中的核心關(guān)鍵光學(xué)器件。微電子加工技術(shù)在衍射光學(xué)元件的制備領(lǐng)域已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展。激光直寫技術(shù)作為微電子加工技術(shù)中的一類新興技術(shù)，其發(fā)展受到了越來越多的關(guān)注。激光直寫是一種無掩模光刻技術(shù)，利用強(qiáng)度調(diào)制的聚焦激光光斑在涂有感光材料的基片表面進(jìn)行二維掃描光刻，通過顯影生成需要的掩模圖形。激光直寫技術(shù)近些年越來越多地被應(yīng)用于加工掩模、微納光學(xué)器件等領(lǐng)域，激光直寫技術(shù)發(fā)展日趨成熟。相比傳統(tǒng)全息技術(shù)、電子束光刻技術(shù)，激光直寫技術(shù)具有更高的靈活性、價(jià)格相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)其他有掩膜光刻技術(shù)而言，激光直寫技術(shù)不需要昂貴的掩膜版，降低了成本及損耗。

激光直寫技術(shù)一般采用可見光波段作為直寫光源，直寫光斑尺寸受到光學(xué)衍射分辨極限的限制。2006年英國Berry和Popescu教授提出了超震蕩理論(0.38λ/NA)，在理論上證明了特殊設(shè)計(jì)的光柵結(jié)構(gòu)可在遠(yuǎn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)超衍射極限的聚焦，且不需要倏逝波的參與，該結(jié)構(gòu)稱之為超透鏡。為了進(jìn)一步提高直寫分辨率，突破衍射極限，急需設(shè)計(jì)一種新型超分辨的激光直寫技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于超透鏡陣列的激光并行直寫裝置，適用于刻寫高密度、高精度的大尺寸衍射光學(xué)元件。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種基于超透鏡陣列的激光并行直寫方法，可提高刻寫密度和直寫效率，實(shí)現(xiàn)大尺寸、高密度光柵的刻寫。

本發(fā)明的第一目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于超透鏡陣列的激光并行直寫裝置，包括，

移動(dòng)平臺(tái)(9)，用于放置光柵基片；

激光直寫光路組件，其中，

所述激光直寫光路組件包括藍(lán)光激光光源(1)、透鏡(2)、小孔(3)、透鏡(4)、超透鏡陣列(6)和顯微鏡(7)，藍(lán)光激光光源(1)輸出的光束依次經(jīng)過透鏡(2)、小孔(3)、透鏡(4)準(zhǔn)直擴(kuò)束，再入射到超透鏡陣列(6)上，最后由顯微鏡(7)聚焦于移動(dòng)平臺(tái)上待刻寫的光柵基片表面。

優(yōu)選的，所述超透鏡陣列為超臨界透鏡陣列。

更進(jìn)一步的，所述超臨界透鏡陣列為平面衍射透鏡陣列。

優(yōu)選的，所述超透鏡陣列(6)放置于轉(zhuǎn)臺(tái)(5)上。

更進(jìn)一步的，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)連接并控制藍(lán)光激光光源(1)、轉(zhuǎn)臺(tái)(5)以及移動(dòng)平臺(tái)(9)。

更進(jìn)一步的，所述控制系統(tǒng)具有超透鏡旋轉(zhuǎn)控制模塊、平臺(tái)位置調(diào)整模塊、光源控制模塊，所述超透鏡旋轉(zhuǎn)控制模塊用于控制轉(zhuǎn)臺(tái)(5)的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述平臺(tái)位置調(diào)整模塊用于控制移動(dòng)平臺(tái)(9)的精密移動(dòng)；所述光源控制模塊用于控制藍(lán)光激光光源(1)的功率。

更進(jìn)一步的，控制系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)(10)。

更進(jìn)一步的，移動(dòng)平臺(tái)(9)上設(shè)置有樣品微調(diào)臺(tái)(8)，所述光柵基片放置于所述樣品微調(diào)臺(tái)(8)上。

本發(fā)明的第二目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于超透鏡陣列的激光并行直寫方法，步驟如下：