納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析

1、納秒激光制作LN光柵的測(cè)試與分析納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page2什么是納秒激光器？光柵是什么？如何制備？有哪些不足及問題？納秒激光制作LN光柵的測(cè)試與分析納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page3什么是激光？激光器？納秒激光器？單色性好、亮度高、方向性好、相干性好工作介質(zhì)、諧振腔、泵浦源納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page4普通白織燈光譜980nm紅外激光光譜單色性好：納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page5Nd：YAG Lasers：釔鋁石榴石晶體為其激活物質(zhì)波長波長脈沖寬

2、度：8-12ns脈沖寬度：1-2ns脈沖寬度：2-3ns納秒激光器：納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page6由大量等寬等間距的平行狹縫構(gòu)成的光學(xué)器件稱為光柵1、光柵的定義： 可用于光譜儀、防反射表面、偏光器件、光學(xué)濾波器、高效衍射器件等光學(xué)器件； 通常所說的光柵，是指利用衍射效應(yīng)對(duì)光進(jìn)行調(diào)制的衍射光柵。但也存在利用其它原理對(duì)光進(jìn)行調(diào)制的光柵，如晶體折射率光柵。2、光柵的用途：納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page7立體光柵：應(yīng)用于印刷、展示，具有立體效果,通過角度或擺產(chǎn)生幻變、動(dòng)畫圖像列漂亮全息光柵：應(yīng)用于商標(biāo)防偽、印刷、光學(xué)儀器、激光演

3、示等 3、光柵分類： 納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page8反射光柵：光學(xué)儀器,激光演示,激光玩具透射光柵：光學(xué)儀器,激光演示,激光玩具 以透明的鈮酸鋰材料制作光柵，制作透射式光柵納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page9還可分為：一維光柵 二維光柵納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page10根據(jù)光柵常數(shù)可分為：等周期、透射、一維光柵納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page11制備光柵的主要方法：1、單光束直寫 利用顯微物鏡將激光束會(huì)聚于材料介質(zhì)上，由計(jì)算機(jī)控制樣品臺(tái)移動(dòng)，直接在材料表面

4、曝光，刻劃出連續(xù)的光柵槽形結(jié)構(gòu)；光柵周期結(jié)構(gòu)的微細(xì)程度主要取決于顯微物鏡的倍率納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page122、多光束激光干涉直寫 將激光器的單束激光經(jīng)衍射、干涉光學(xué)等組件擴(kuò)束準(zhǔn)直再分束，最后會(huì)聚到材料表面用激光干涉形成的條紋光點(diǎn)作為直寫點(diǎn)進(jìn)行光柵周期結(jié)構(gòu)制作的方法。 DPSSL：二極管泵浦固體激光器【電光轉(zhuǎn)換效率高達(dá)15%；頻率穩(wěn)定性好；可以得到高縫制功率的調(diào)Q脈沖輸出；光束質(zhì)量好；性能可靠、壽命長；】納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page133、電子束直寫在掃描電鏡技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，其精度比激光刻寫更高。常用于高精密度

5、掩膜及X射線掩膜制造、新器件、新結(jié)構(gòu)的研究與加工等。200m厚的雙面拋光硅基板涂覆電子束用光刻膠電子曝光寫上所需的微結(jié)構(gòu)圖形作為掩模將基板顯影、烘烤放入快速原子束工作系統(tǒng)用反應(yīng)氣體SF6進(jìn)行刻蝕將電子束刻蝕用正膠（濃硫酸和雙氧水）去除2002.上海交通大學(xué)微納米科學(xué)技術(shù)研究院實(shí)驗(yàn)結(jié)果的SEM圖片納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page14制備光柵的主要方法：單光束直寫、雙光束干涉、電子束直寫單光束直寫：顯微物鏡與激光器各參數(shù)間的匹配；三維平移臺(tái)的控制；納秒激光器基本參數(shù)為：10HZ、最大輸出能量1J（1064nm）成都光翼科技報(bào)價(jià)：1064nm：4萬元532nm：1萬

6、元納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page15（1）、棱鏡和平面鏡（2）、分光鏡（532nm）（3）、M1雙光束干涉刻蝕納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page16雙光束干涉刻蝕雙光束干涉條件雙光束干涉條件：時(shí)間相干性、空間相干性空間相干性：同一光源（為了使光束間的相位恒定，保證了單色程度一致）時(shí)間相干性：光程差翻閱納秒激光器手冊(cè)3-7可得譜線寬度為：30GHz可得：對(duì)比：氦氖激光器的相干長度約為十幾米，要求光程差為幾個(gè)厘米量級(jí)棱鏡or平面反射鏡？納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page17影響光柵質(zhì)量的參數(shù)：光柵常

7、數(shù)刻線條數(shù)光柵槽深一級(jí)衍射效率也可理解為刻線距離；一般為微米量級(jí)，幾到幾十個(gè)微米都可制備，但多選用十幾個(gè)微米最佳一般情況下，極下限刻線條數(shù)為15條左右；刻線條數(shù)過少將觀察不到衍射現(xiàn)像（飛秒刻蝕數(shù)據(jù)）根據(jù)基底材料不同，有一個(gè)最佳值，不是越深越好；對(duì)于納秒激光刻寫透射式光柵，還有待實(shí)驗(yàn)探究蘇州大學(xué)用納秒激光刻蝕玻璃基質(zhì)鉻薄膜，得槽深253nm為最佳，其在波長為532nm的激光的一級(jí)衍射效率為6.5%；（351nm，1150J，DPSSL）納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page18實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置：刻蝕脈沖個(gè)數(shù)刻蝕脈沖個(gè)數(shù)刻蝕波長刻蝕波長檢測(cè)波長檢測(cè)波長檢測(cè)內(nèi)容檢測(cè)內(nèi)容10532nm532nm一級(jí)衍射效率光柵刻槽形貌衍射級(jí)數(shù)20305080100猜想：刻蝕脈沖個(gè)數(shù)可以控制光柵槽深納秒激光刻蝕LN形成光柵的測(cè)試與分析 2015.3.22 Page191、沒有考慮雙光束