（光学专业论文）多光束干涉全息法制作衍射光学元件.pdf

多光束干涉全息法制作衍射光学元件 光学专业 研究生赖成军指导教师王植恒教授 衍射光学元件是目前光学应用系统中非常重要的一个部分，它能实现传 统光学许多难以达到的目的和功能，因而在国际上都普遍受到重视。 本论文从一种新的衍射光学元件设计思想出发，摆脱了传统的二元光学 元件制作方法，使用简单的全息照相技术，通过两光束或两光束以上的干涉 制作复杂条纹的光栅，以实现衍射光的有舰律分布。本文的工作对于低成本 大批量的生产衍射光学元件的可能的生产途径做了有益的尝试，对于衍射光 学元件设计和制作具有重要的实用价值。 编制出一套多光束设计分束光栅的参数优化程序，使用模拟退火算法找 出使用三光束或者更多光束丁涉制作分束光栅的最佳参数，并且通过软件模 拟出该分柬光栅的远场衍射图样，证实了通过全息干涉方法制作二元光学元 件的可能性。并对优化过程中的部分参数做了改变，分析了在分立条件_ 卜与 综合条件下的优化结果的差异。同时，论文还对全息干涉本身的局限性做了 分折，泔论了这种局限性对衍射光学元件设计的缺陷，提出一些可能的解决 或者弱化这些缺陷的办法。 论文还分析了多光束干涉光栅与普通全息光栅的面形区别，以及山于这 种面形的变化而产生的光学效应。 关键词：二：元光学，全息术，多光束干涉，分束光栅 s t u d y o nf a b r i c a t i o no fd i f f r a c t o p t i c a l f i i t e r sb yu s i n gm u l t i - b e a m s h o l o g r a p h i c i n t e r f e r e n c e m a j o ro p t i c s s t u d e n t l a ic h e n g j u na d v i s o r w a n gz h t h e n g t h ed i f f r a c to p t i c a lf i l t e r sa r ei m p o r t a n tt op r a c t i c a lo p t i c a ls y s t e mp r e s e n t l y m a l a yf u n c t i o n st h a ta 诧d i i f f l c u l tt or e a l i z ef o rt r o d i t i o n a lo p t i c a le l e m e n t sc a n b ea c h i e v e db yu s i n gt h e s ef i l t e r s t h e r e f o r e ，t h e yh a v ea t t r a c t e dag r e a td e a lo f i n t e r e s ti nt h ew o r l d i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，an e wd e s i g nm e t h o do f d i f f r a c to p t i c a lf i l t e r sh a sb e e n p r e s e n t e d b e y o n dt h et r a d i t i o n a lf a b r i c a t i o n ，t h eh o l o g r a p h yi se m p l o y e di n t h i sm e t h o d t h r o u g ht h ei n t e r f e r e n c eo f t w oo re v e um o r eb e a m s ，c o m p l i c a t e d f r i n g e s a r eo b t a i n e d ，a n dt h er e g u l a rd i s t r i b u t i o no fd i f f r a c t i v ew a v e si s r e a l i z e d 。a c c o r d i n g t ol o w c o s tm a s s i v e p r o d u c t i o no f d i f f r a c to p t i c a le l e m e n t s t h i sr e s e a r c hi so f i m p o r t a n tp r a c t i c a lv a l u ef o rd e s i g na n df a b r i c a t i o n a n o p t i m i z a t i o np r o g r a m b a s e do ns ai sc o m p i l e dt od e s i g nb e m i a d i v i d i n g d e v i c e t h eb e s t f i t t i n gp a r a m e t e r s a r ef o u n db ya n n e a l i n g p r o g r a m t h e p a t t e r no ff a r d i s t a n c ed i f f r a c t e df i e l di ss i m u l a t e db ya n o t h e rp r o g r a m ，w h i c h v e r i f i e st h ep o s s i b i l i t yo ff a b r i c a t i o nw i t hh o l o g r a p h i ci n t e r f e r e n c em e t h o d ， t h eo p t i m i z a t i o nr e s u l t sa r ea n a l y z e di nt h es i n g l ec o n d i t i o na n dm u l t i p l e c o n d i t i o n sv e r s u st h ec h a n g e so fs o m ep a r a m e t e r s m e a n w h i l et h en a t u r a ll i m i t o fh o l o g r a p h i ci n t e r f e r e n c ei sd i s c u s s e d a n ds o m ep o s s i b l ew a y st os o l v eo r w e a k e nt h e s ed e f e c t st h a tr e s u l t e df r o mt h el i m i ta r ep r e s e n t e d i n a d d i t i o n ，w e s t u d y t h es u r f a c ed i f f e r e n c e s b e t w e e nm u l t i b e a n i n t e r f e r e n c eg r a t i n ga n do r d i n a r yh o l o g r a mg r a t i n g ，a n dt h eo p t i c a le f f e c t s d e r i v e df r o mt h es u r f a c ec h a n g e s k e y w o r d s ： b i n a r yo p t i c s ，h o l o g r a p h y ， m u l t i b e a mi n t e r f e r e n c e b e a m d i v i d i n gg r a t i n g 多光束十涉全岜法制作衍射光学儿件 叫，i f 大学硕士学位论文 第一章前言 随着现代光学的发展，衍射光学元件与其他折射、反射式光学元件相 比已经展现出极大的优越性。它的效率高，光能利用率大，而且制作方便。 与超大规模集成电路制作工艺结合，可以制作出各种各样的衍射光学元件， 实现特定的光学目的【f j 。 制作衍射光学元件的方法有很多，例如刻画法、模压法、掩模刻蚀法、 沉积法以及光学全息等【2 石挪4 7 1 。刻画法在制作光栅时由于刻画机的步长误差 会出现罗兰鬼线，影响光栅分析光潜时的准确性；模压法必须先用其他的方 法如刻蚀、沉积、全息等方法先制作出母版，然后用母版来压制其他的元件。 但这种方法对母版的性能要求比较高，并且在压制一定数量的元件以后母版 会受到损伤不能继续制作衍射光学元件；掩模刻蚀不仅有和模压法相同的需 要制作高质量的母版的问题，而且存在衍射扩散使制作的衍射光学元件浮雕 边缘不清晰，由于曝光极限的问题，也不能做到很缅微的结构：沉积法必须 先制作出基底模型，才可以在上面沉淀光学薄膜：而在二元光学元件制作中 采用的大规模集成电路制作工艺虽然精确，设计自由度也大，但其制作费用 非常昂贵，且制作周期长。难以满足生产需求，对普通实验室来说也是可望 而不可及的事情。相比而言，光学全息方法制作衍射光学元件就成为个廉 价而又方便的制作方式。它的优点主要有： 一、 在制作衍射光栅时，由丁j 光束干涉的条纹稳定性和周期性，可以 消除刻画线周期误差引起的鬼线，使衍射光谱更纯净。 二、 不需要提前制作掩模板或者模压模型，制作装置简单，可以通过 更改光束入射参数制作出多种频率的光栅和多种焦距的全息透 镜并实现大尺度的光栅制作【7j 。 三、 制作出光学元件的浮雕结构为连续位相调制型，比台阶型位相调 制元件的衍射效率更高，且不会出现多台阶刻蚀不可避免的边缘 对位误差引起的衍射效率降低和波面畸变。 四、 采用一些非常规方法例如大角度干涉或者多光束干涉可以制作 多光束干涉垒息法制作衍射光学元件 前言 出高频率及特殊的光学元件。 血、花费少，成本低，制作周期短，可大批量生产。 全息术制作衍射光学元件已经不是新鲜的问题，已经有很多文献报道使 用全息方法制作各种光学元件如全息透镜、阵列照明器等【8 】，在近年来，随 着微光学的快速发展，研究亚波长量级的光学现象的理论已经较为成熟，预 示了亚波长量级衍射光学元件的新特性，新现象。但因制作工艺问题，实验 方面还难以进展。不过已经有文献指出使用全息干涉方法能制作出亚波长光 栅，并研究了这种光栅的性质们。无疑，如果使用全息干涉技术实现多种 类型的衍射光学元件的设计、制作、生产，将对以后的光学应用拓展出非常 广阔的道路，也许，将会在实验中发现新的现象，引发对衍射光学制作工艺 的新一轮的研究高潮。 衍射光学元件中，最具有代表性的是一元光学元件。“二元光学”的概 念是8 0 年代中期美国m i t 林肯实验室提出的“，它一改基于折反射原理 的传统光学元件的制作工艺，抛弃了机械的铣、磨、抛光等复杂的工艺，采 用计算机辅助设计，并用超大规模集成( v l s i ) 电路制作工艺，制作出小型、 高效、阵列化光学元件。非常吻合当前仪器的光、机、电集成趋势。 二：元光学元件具有如下的优点d 5 - 2 0 】： 、高衍射效率 二二元光学元件是种纯位相衍射光学元件，为得到高衍射效率，可做成 多相位阶数的浮雕结构。一般使用块模版可得到工( = 2 ”) 个相位阶数，其 衍射效率为叩= l s i n ( n t l ) l ( n ) 12 。由此计算，当l = 2 、4 、8 和1 6 时，分 别有7 7 = 4 05 、8 1 、9 4 9 和9 8 6 。利用亚波长微结构及连续相位面形， 可达到接近1 0 0 的效率。 二、 独特的色散性能 在一般情况下，二元光学元仲多在单色光下使用，但正因它是一个色散 元件，具有不同于常规元件的色散特性，故可在折射光学系统中同时校正球 差与色差，构成混合光学系统，以常规折射元件的曲面提供大部分的聚焦功 能，再利用表面上的浮雕相位波带结构校正像差。这一方法已用于新的非球 而设计温度补偿等技术中。 多光束十涉争息法制作衍射光学“件 叫川人学坝l 学位沧义 i 、更多的设计自由度 在传统的折射光学系统或镜头设计中只能通过改变曲面的曲率或使用 0 i 同的光学材料校正像差，而在二元光学元件中，则可通过波带片的位置、 槽宽与槽深及槽形结构的改变产生任意波面大大增加了设计变量，从而能 设计出许多传统光学所不能的全新功能光学元件，这是对光学设计的次新 的变革。 四、宽广的材料可选性 = 元光学元件是将二元浮雕面形转移至玻璃、电介质或金属基底上，可 用材料范围大：此外在光电系统材料的选取中，一些红外材料如z n s e 和 s i 等，由于它们有一些不理想的光学特性，故经常被限制使用，而二元光学 技术则可利用它们并在相当宽广的波段做到消色差：另外，在远紫外应用中， 可使有用的光学成像波段展宽1 0 0 0 倍。 五、特殊的光学功能 理沦上，：元光学元件可产生 般传统光学7 件所不能实现的任意光 学波面如球面、环状面、锥面和镯面等，并可集成得到多功能元件：使用亚 波长结构还可得到宽带、大视场、消反射和偏振等特性，因此可以用来制作 滤波器、高反射器以及偏振分束器等队2 5 1 ；此外，二元、光学在促进小型化、 阵列化、集成化方面更是不言而喻了。 1 一二元光学元件的发展及应用 二元光学作为新兴科学，在古老而悠久的光学研究中掀起了股热潮。 它完全脱离了传统的光学设计模式，主要依赖光的衍射效应而不是折射效应 实现特殊的光学效果。其加工手段也完全摆脱了传统光学元件的磨制，抛光， 而代之以大规模集成电路的刻蚀新技术。 1 1 1 二元光学的发展 8 0 年代中期，美国m i t 林肯实验室v e l d k a m p 领导的研究组在设 - t - n 多光束干涉仝息法制作衍射光学元件 前言 型传感系统中，率先提出了“二元光学”的概念。1 2 l ，他当时描述道：“现 在光学有一个分支，它几乎完全不同于传统的制作方式，这就是衍射光学， 其光学元件的表面带有浮雕结构：由于使用了本来是制作集成电路的生产方 法，所用的掩模是二元的，且掩模用二元编码形式进行分层，故引出二元光 。学的概念。”随后，：二元光学不仅作为一门技术，而且作为一门学科迅速地 受到学术界和工业界的青睐，在国际卜掀起了一股二j 元光学的研究热潮。 二元光学是微光学中的一个重要分支。微光学是研究微米、纳米级尺 寸的光学元器件的设计、制作工艺及利用这类元器件实现光波的发射、传输、 变换及接收的理论和技术的新学科。微光学发展的两个主要分支是：( 1 ) 基 于折射原理的梯度折射率光学，( 2 ) 基于衍射原理的二元光学。二者在器件 性能、工艺制作等方面各具特色。 二元光学技术一经提出就吸引了一些发达国家的注目，引起了各研究 机构、大学及工业界的极大兴趣，并被m i t 林肯实验室称为振兴和发展美国 光学工业的主要希望，可见其在整个光学领域的意义。 进入9 0 年代，随着微细加 。：技术的发展，以及为了得到高衍射效率的 二元光学元件，其浮雕结构从两个台阶发展到多个台阶，直至近似连续分布， 但由于其主要的制作方法仍基于表面分步成形技术，每次刻蚀可得到二倍的 相位阶数，故仍称其为二元光学。 二元光学元件的设计问题十分类似于光学变换系统中的相位恢复问 题：已知成像系统中入射场和输出平面上光场分布，如何汁算输入平面上相 位调制元件的相位分布，使得它正确地调制入射波场，高精度地给出预期输 出图样，实现所需功能。通常情况下，当二元光学元件的衍射特征尺寸大于 光波波长时，可以采用标量衍射理论进行设计。在此范围内，可将二元光学 元件的设计看作一个逆衍射间题，即由给定的入射光场和所要求的出射光场 求衍射屏的透过率函数。基于这一思想的优化设计方法大致有 g e r c h b e r g s a x t o n 算法( g s ) 或误差减法( e r ) 及修正算法f 2 6 2 7 、直接二元 搜索法( d b s 也称爬山法( h c ) ) 【2 8 j 、模拟退火算法( s a ) 2 9 】和遗传算法 ( g a ) 3 0 l 。其中模拟退火算法是一种适合解决大规模组合优化的方法，它 具有描述简单、使用灵活、应用广泛、运行效率高和较少受初始条件限制等 多光束干涉全息法制作衍射光学元件 四川大学顺士学位论义 优点，是本论文优化设计所采用的算法。遗传算法是一种借鉴生物界自然选 择和自然遗传机制的高度并行、随机、自适应搜索算法，它将适者生存原理 同基因交换机制结合起来，形成一种具有独特优化机制的搜索技术，而且特 别适合于并行运算，已被应用到诸多领域。在国内，杨国帧和顾本源提出任 意线性变换系统中振幅一相位恢复的一般理论和杨一顾( y - g ) 算法，并且 成功地应用于解决多种实际问题和变换系统中。 在许多应用场合中，二元光学元件的特征尺寸为波长量级或哑波长量 级，刻蚀深度也较大( 达到几个波氏量级) ，标量衍射理论中的假设和近似 便不再成立i j ，此时，光波的偏振性质和不同偏振光之间的相互作用对光的 衍射结果起着重大作用，必须发展严格的矢量衍射理论及其设计方法。不过 也有人使用标量算法与等效介质理论结合来设计光学元件，并且得到了不错 的结果f 3 3 j 。 现已成功设计并使用的二元光学元件主要包括达曼光栅及其变异型分 束器刚、菲涅耳波带透镜及其阵列【3 5 】、t a l b o t 光栅【3 6 j 阵列照明器、波导光栅 a , 3 7 以及其他的一些新用途等等。 1 1 2 二元光学元件的制作工艺 最早的二元光学制作工艺是用图形发生器和v l s i 技术制作二阶相位 型衍射光学元件。到8 0 年代后期，随着高分辨率掩模版制作技术的发展( 如 电子束制版分辨率可达到0 1 ，彻) ，掩模套刻、多次沉积薄膜t 3 9 川! 的对中精度 提高，可以制作多阶相位二元光学元件，大大提高了衍射效率。但是离散化 的相位以及掩模的对准误差仍影响二元光学元件的制作精度和衍射效率的 提高。9 0 年代初开始研究直写技术，省去掩模制作工序，直接利用激光和电 子束在基底材料上写入所需的二维或三维浮雕图案。利用这种直写技术 1 4 2 4 3 1 ，通过控制电子束在不同位置处的曝光量，或调制激光柬强度，可以刻 蚀多阶相位乃至连续分布的表面浮雕结构。 无掩模直写技术较适合于制作单件的二元或多阶相位元件，或简单的 连续轮廓，而利用激光掩模和套刻更适合于复杂轮廓和成批生产。 多光康二f 涉伞鼠法制作i 刺光学儿件前等 在掩模图案的刻蚀技术中，目前主要采用高分辨率的反应离予刻蚀、 薄膜沉积技术 4 4 - 4 8 】。其中离子刻蚀的分辨率高达0 1 p m ，且图案边缘陡直准 确，是一种较为理想的加工手段。 根据二元光学元件的特点，其他一一些新工艺，例如l i g a 、溶胶一凝胶 ( s o l - g e l ) 、热溶及离子扩散等技术也被应用于加工二元光学元件，还可利用 次阶掩模及p m m a 紫外感光胶制作连续相位器件。 随着微加工工艺的发展和二元光学应用领域的拓展，二元光学元件的 特征尺寸不断缩小，目前已能加工特征尺寸小于使用波长的二元光学元件。 亚波长微结构光学元件除具有一般二元光学元件的优点之外，由于其特征尺 寸更小，因此具有体积更小、重量更轻、集成度更高的特点。另外，由于其 特征尺寸小于使用波长，元件表现出与一般二元光学元件截然不同的特征， 能实现一般二元光学元件所不具备的光学功能【4 9 - 5 4 。但由于特征尺寸小，在 加1 过程l j 控制的精细度要求也越高，制作难度也更大，需要发展新的制作 r ：艺方法f 5 5 】。 1 2 全息照相术的发展及应用 光学全息是一门新兴的学科，它从诞生以来就一直以它独特的魅力吸引 很多科学家进行研究和应用。不仅是因为其能记录物体反射光的位相和振幅 信息，再现出完整的立体像而且根据特别的计算机模拟，可以设计并制造 出具有特殊功能的光学元件。这在普通的光学玻璃加工是无法想象的。全息 方法制作的光栅，周期准确，采用的设备简单，容易实现。而且因为可以实 现大尺度的平面波干涉，能得到大尺寸的光栅。改变光束干涉角度可以制作 出高频率的光栅。尤其是在亚波长范围，目前的全息术可以方便地制作周期 t = 2 2 的光栅。此外，将全息术应用到目前非常昂贵的二元光学元件设计 和制造中，将会具有很大的应用前景，为衍射光学元件的制作提供了一条廉 价的途径。 多光束f 沙争息法制作衔射光学l 件 p q 川大学顺卜学位论文 1 21 全息照相术的发展 全息术是英国科学家d e n n i sg a b o r 在1 9 4 7 年为提高电子显微镜的分辨 率，在b r a g g 和z e r n i k e 工作的基础卜提出的。由于需要高度相干性和大强 度的光源，直到1 9 6 0 年激光出现，以及1 9 6 2 年l e i t hu p a t n i e k s 提出离轴全 息图以后，全息术的研究才进入个新阶段。 全息术的发展到现在可分为四代，第一代是用水银灯记录同轴全息图， 这是全息术的萌芽时期。其主要问题是再现原始象和共轭象不能分离，以及 没有好的相干光源。第- - 4 - e 是用激光记录，激光再现；以及利思和厄帕特尼 克斯提出离轴全息图，把原始象和芡轭象分离。第三代是激光记录白光再现 的全息术，主要有反刺全息、象全息、彩虹全息及白光再现合成全息，使全 息术在显示方面展现出其优越性。第四代即当前的个方向，是企图用白光 记录，已初步做了一些工作。 1 22 全息照相术的应用 全息照相以其简单的制作方法、低成本和优越的图形记录能力而受到 广泛的应用。其中研究的最早的是各种各样的全息干涉分析，以及全息无损 检验。后来又发展出全息防伪口“、全息保密存储”7 j 等信息光学方向的应j ； 。 丽最具有应用前景的是全息光学元件的设计。 从七十年代开始，全息术的应用已经刁i 限定在获得三维再现图象上， 而是试图研制包含全息光学元件在内的光学产品。这类产品在某些光学特性 方面有着普通光学仪器无法媲美的优越性。例如：美国鹰式战斗机和大黄蜂 号强击机上的光学瞄准具，于1 9 8 0 年由配有全息光学系统的平视显示器更 新。这种瞄准具使战斗机空战和俯冲的战术性能有了明显的提高。1 9 8 2 年英 圈、意大利和西德联合研制的旋烈战斗机机器上的瞄准设备，使驾驶员更容 易看清敌机和击中目标。英国研制出的另一个全息产品是头盔夜视仪。利用 这种仪器在微弱的星光下能够看清一公里远的目标，又叫星光镜。1 9 8 3 年美 国亚利桑那光学中心研制的全息望远镜，具有结构简单、体积小和重量轻的 多光束干涉令息法制作衍射光学元件 前苦 优点。 随着全息光学产品的陆续投入使用，全息光学象差理论、全息光学自 动设计、全息光学元件制造工艺和记录材料也在不断的发展。这些都说明全 息光学设计有着光辉的发展前景。 1 3 研究意义及本论文的主要内容 二元光学元件对我们以后的集成光学研究具有非常重要的意义，扼制 其发展的主要因素是成本和生产周期问题。从以上我们讲述的内容不难看 出，如果能在全息照掘方法租二元光学元件的设计和制作中找到结合点，通 过一系列的优化设计使制作出的光学元件达到使用微电子刻蚀制作的元器 件功能，将会是件很有意义而且应用前景很大的工作。本论文就是尝试将 这两种方法结合起来，通过计算机模拟进行优化发计，运用逆问题的设计思 想，采用模拟退火算法来具体寻找最合适的全息于涉参数。当然二元光学元 件所实现的功能很多，刁i 可能使用全息方法全部解决，而且有时候要实现某 种功能，必须通过复杂的刻蚀面形，简单的用干涉方法就无能为力了。但在 某些场合，某些应用下，使用全息干涉既简单，又方便，成本也不高。因此 这种方法还是有很大的应用前景。 由于条件和时间所限，我们只针对种衍射光学元件即光栅分柬器做 了优化设计，来探讨这种方法的可行性。本论文的内容主要包括以下几个部 分： 第一章 第二章 前言介绍了衍射光学元件的特点指出衍射光学元件在 整个光学领域中的重要地位。并重点介绍了二元光学和全 息照相术的发展历史和应用，主要针对：二元光学元件的现 阶段制作工艺的复杂程度2 j 全息术做了对比，通过回顾二 元光学元件的制作，了解到找到一种简单、实用、经济的 衍射光学元件制作方法的重要性。 二元光学元件设计理论介绍了在传统二元光学元件的 设计中使用的设计方法，仔细研究其设计的核心思想，为 采用全息术制作衍射光学元件打下理论基础。 8 多光束卜涉全息法制作衍射光学元件 四川人学硕士学位论文 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 1 4 小结 多光束干涉全息光栅衍射光场的研究初步分析和探讨 了使用三束或更多光束干涉制作的光栅的浮雕面形、衍射 光场分布等与两束光干涉的不同。并指出通过复杂的浮雕 面形有可能制作出需要的二：元光学元件，达到预期的调制 光波面效果。 蟊j 射光学元件设计方法介绍了在优化设计二元光学元 件过程中使用的一些优化算法，并分析了它们各自的优缺 点。扼要说明了模拟退火算法的核心思想，为后面使用模 拟退火算法优化选择参数来设计光栅分束器做了一些铺 垫工作。 一分三全息光栅分束器的优化设计针对一种全息衍射 光学元件光栅分束器使用模拟退火算法进行优化设计，根 据编制计算机搜寻最佳值程序，分析在筛选后得到的三光 束干涉需要的入射角度，振幅强度如何实现分束目标，并 模拟衍劓场的分撕，情况，通过一个实际的例子醯明全息方 法制作衔射光学元件的可行性。 实际实验中应该考虑的问题这一部分主要讨论在实际 实验中应该如何控制各种参数达到实际期望的标准，以及 在实验中出现的各种各样的问题，并提出适当的解决方案 或者思想。 总结对本论文的工作进行总结。 本章介绍了衍射光学元件在现代光学发展与应用中的重要作用，回硕了 传统的以：二元光学元件为代表的衍射光学元件的发展历史，指出基于大规模 集成电路制作技术的二元光学元件制作技术的局限性在于费用昂贵，制作周 期妖。光学全息技术经过几十年的发展，在生产生活各个方面都已经有了r 。 兰垄塞士鲨全璺垄型堡堑堡 垄堂垂生 堕i 泛的应用。本章介绍了光学全息技术在生产生活上的些应用，并提出将全 息技术与衍射光学元件的制作结合起来，试图找到一条廉价的、简单的、高 效的制作衍射光学元件的方法。指出了这种方法对衍射光学元件的发展具有 重要的意义。最后，对本论文的各章内容做了简单的归纳。 参考文献 l w b v e l d k a m p ，o v e r v i e wo fm i c r o o p t i c s p a s t p r e s e n ta n df u t u r e p r o c s h e v 0 1 1 5 4 4 ，1 9 9 l ：2 8 7 2 9 1 2 p a n gl i n c h e nb o g u ol u r o n g z e n gt i o n g j u n ，t i a aw e ij i a n p o l y m e r i z e d f i l m r e p l i c a t i o no fm i c r o o p t i c se l e m e n t s ，p r o c s p i e ，l _ 9 9 7 ，v 0 1 3 1 7 5 ，3 8 6 3 9 0 3 l u r o n gg u o ，b oc h e r t ，l i np a n g ，g u n l e id u ，z h o n g b iz h o u ，n a v e m e t h o df o r f a b r i c a t i n gm i c r o 一1 e d s ，p r o c s p i e ，1 9 9 7 ，3 0 9 9 ：9 9 1 0 6 4 m ，k a m p ，m e m m e r l i n g ，s k u b n ，e ta 1 ，n a o l i t h o g r a p h yu s i n gai o o k ve l e c t r o n b e a ml i t h o g r a p h ys y s t e mw i t has c h o t t h ye m i t i e r ，j v a c ，s c it e c h n o l ，1 9 9 9 ， b l7 ( 1 ) ，8 5 - 8 9 5 g g r o s s ， i o n p r o j e c t i o nl i t h o g t a p h y ：n e x tg e n e r a t i o n t e c h n o l o g y jv a cs c i t e c h n o l ，1 9 9 8 ，b 1 6 ( 6 ) ，2 13 6 2 1 3 8 6m d l e v e n s o n ，ns v i s w a n a t h a n a n dr a s i m p s o n i m p r o v e i n gr e s 0 1u t i o n i n p h o t o l i t h o g r a p h yw i t h ap h a s e s h i f t i n gm a s k ，i e e et r a n s ，e l e c t r o n d e v i c e s ，1 9 8 2 ，e d 一2 9 ( 1 2 ) ，1 8 2 8 - 1 8 3 6 7l a nn r o s s c h i sjh o o k ，e ta 1 e f f i c i e n tg e n e r a t i o no fl a r g ed i f f r a c t i o n g r a t i n g sw i t hag r a t i n gi n t e r f e r o m e t e r ，a p p l ie do p t v 0 1 4 0 ，n o ，3 4 ，2 0 0 1 ， 6 1 5 3 6 1 5 6 8 t o s h i h i r ok u b o t a ，m i t s u ot a k e d a ，a r r a yi i l u m a t o r g r a t i n gc o u p l e r s o p t l e t t 1 4 ( 2 ) ，6 5 1 6 5 2 ( 1 9 8 9 ) 9f ug e x i a n g ，w a n gz h i h e n g ，z h a n gq iz h i ，z h a n gj i n g ，n i ey a ，t h e r e s o n a n c e p e a kt h e o r yo fr e f l e c t i o ng u i d e d m o d er e s o n a n c ef i l t e r s 、c h i n e s ej o u r n a 。 f j fl a s e r s ，v o ! 船，n o 4 ，3 1 ： _ 3 2 i ( 1 9 9 9 ) 0 兰堂壅鲨兰：垦鲨型堑塑型堂堂! ! 丝 型型查鲎塑! 兰丝堡兰 1 0 周传宏，乇磊，聂娅， n 【) 1 6 8 7 3 ( 2 0 0 2 ) j 1 wb v e l d k a m pa n dt 1 9 9 2 ：9 2 9 7 王植恒，介质光栅导模共振耦合波分析，物理学报，v 0 1 5 1 j m e h u g h ，b i n a r yo p ti c s ，s c ie n t i f i ca m e r i c a n ，2 6 6 ( 5 ) 12 j l c g c r m h o l z ，gs w a n s o n ，e ta l a p p li c a t j o no fb i n a r yo p t i c st e c h n o l o g y 1 3 s p e c i a l is s u ef o rd i f f r a c t i v eo p t ics 1 4 s p e ci a li s s u ef o rd i f f r a c t i v eo p t i c s ， 1 5s w a n s o ngj b i n a lyo p t i c sl | e c h n o l o g y ： d i f t a c t i v eo p t l e a le 1e m e n t sl l r i c 0 1n 1 6 m c h u g htj z w e i gd r e c e n ta d v a n c e s 8 5 8 9 c o h e r e n tl a s e rb e a ma d d i t i o n ：a n l i n c o l nl a b j ，1 ( 2 ) ，1 9 9 2 ：2 2 5 2 4 6 a p p lo p t 1 9 9 3 ，3 2 ( 1 4 ) j o p ts a c a m a 。1 9 9 5 。1 2 ( 5 ) t h et h e o r ya n dd e s i g no fm u l t il e v e l l a bt e c h r e p ，1 9 8 9 ：8 5 4 i nb i n a r yo p t i c s s p i e 1 9 8 9 ，1 0 5 2 ： 1 7o o l t s o sw a g i l eb e a ms t e e r i n gu s i n gb i n a r yo p t i c sm i c r o l e n sa r r a y s o p t i c a l e n g i n e e r i n g ，1 9 9 0 ，2 9 ：1 3 9 2 1 8 t s t o n e ，n g e o r g e ，h y h i r dd i f f r a c t i o n r e f r a c t i r el e n s e sa n da c h r o m a t s ， a p p l o p t 2 7 ( 1 4 ) ，1 9 8 8 ：2 9 6 2 2 9 7 1 1 9 a b u r a l l i ，g m o r r i s ，d e s i g no faw i d ef ie l dd i f f r a c t i r e a n d s c a p e1e n s ， a p p l o p t 2 8 ( 1 8 ) ，1 9 8 9 ：3 9 5 2 3 9 5 9 2 0 j e f f r e ya d a v i sj j n g oa d a c h jd o nm c o t t r e l l ，d i f f r a c t i o ne f f i c i a h o yo f n o n s y n c h r o n o u s l ys a m p l e dd i f f r a c t i o ng r a t i n g s ，o p t i c a le n g i n e e r i n g ，4 1 ( 1 1 ) 、 2 0 0 2 ，2 9 8 3 2 9 8 6 2 1 h n g u y e n b s h o r e ，e t a l i i g h e f t i c 【e n c y f u s e d s i l i c el r g n s m is s i o n g r a t i n g s o p t l e t t ，2 2 ( 3 ) ，1 9 9 7 ：1 4 2 1 4 4 2 2 y o n o ， y k i n u r a ， e t a 1 ，a n t i r e f l e c t i o n s p a t i a l f r e q u e n c yh o l o g r a p h i c r e l i e f g r a t i n g 1 9 8 7 ：1 1 4 2 一1 1 4 6 2 3 k k n o p ，d i f f r a c t i o ng r a t i n g sf o rc o l o rf i l t e r i n g o r d e r ，a d plo p t 1 7 ( 2 2 ) ，1 9 7 8 ：3 5 9 8 - 3 6 0 3 e f f e c ti nu 1t r a h ig h a p p l o p t ，2 6 ( 6 ) ， i nt h ez e r od i f f r a c t i o n 2 4 k f u ，z w a n g ，o z h a n g ，j z h a n g e ta 1 am o d e lt h e o r ya n dr e c u r s i o nr c t i 多光束干涉全息法制作衍射光学元件 前言 a l g o r i t h m f o rg r a t i n g so fd e e pg r o o v e sa n da r b i t r a r yp r o f i l e s c e n c ei n c h l n a 4 2 ( 6 ) 1 9 9 9 ：6 3 6 6 , ：t 5 2 5y n i e ，z ，w a n g ，c z h o ue ta l ，m o d e m a t c h i n ga n a l y s i so fd e e p e t c h e dp h a s e g r a t i n g 工o p t c o m m ，2 l ( 6 ) ，2 0 0 0 ：2 2 9 2 3 1 2 6 g e r c h b e r grw s a x t o nw0 ap r a c t i c a la l g o r i t h mf o rt h ed e t e r m i n a t i o no f p h a s ef r o mi m a g ea n dd i f f r a c t i o np l a n ep i c t u r e s o p t i k ，1 9 7 2 ，3 5 ：2 3 7 2 4 6 2 7f ie n u p j r i t e r a t i v em e t h o d a p p l i e d t o i m a g e r e c o n s t r u c t i o i la n d c o m p u t e r g e n e r a t e dh o l o g r a m s o p t e n g ，1 9 8 0 ，1 9 ：1 9 7 3 0 6 2 8s e l d o w i t zma s y n t h e s i so fd i g i t a lh o l o g r a m sb yd i r e c t b i n a r y s e a r c h a p p l i e do p t i c s ，1 9 8 7 ，2 6 ( 1 4 ) ：2 7 8 8 2 7 9 8 2 9k ir k p a t r i c ks o p t i m i z a t i o nb ys i m u l a t e da n n e a l i n g s c i e a c e 1 9 8 3 2 2 0 ： 6 7 l 一6 8 0 3 0 h o l l a n djh g e n e t i ca l g o r i t h ms c i e n t i f i ca m e r j c a n ，1 9 9 2 ，4 ：4 4 5 0 3 1 y a n ggz g uby o nt h ea m p l i t u d e p h a s er e t r i e v a lp r o b l e mi nt h eo p t i c a l s y s t e m a c t ap h y ss i n ，1 9 8 1 ，3 0 ：4 1 0 一4 1 8 3 2 p o m m e lda ，m o h a r a mmg ，6 r a n neb l i m i t so fs c a l a rd i f f r a c t i o nt h e o r yf o r d i f f r a c t i v ep h a s ee l e m e n t s j o p t s o c a m a ，1 9 9 4 ，1 1 ：1 8 2 7 1 8 3 4 3 3 陈思乡易新建，二元衍射微透镜的亚波长结构设计方法，光电子激光，2 0 0 1 ， 0 1 2 ( 0 0 1 ) 卜3 3 4j a h n sj ，w a l k e rs j t w o d i m e n s i o n a la r r a yo fd i f f r a c t i r e m i e r o l e n s e s f a b r i c a t e db yt h i nf i l md e p o s i t i o n a p p l o p t ，1 9 9 0 ，2 9 ：9 3 1 - 9 3 6 3 5y a hy i n g b a i ，w a n gx u ，j i ng u o f a n ，e ta 1 f a b r i c a t i o no fl e n s l e tg r a t i n gw i t h m u l t i l e v e lp h a s e ，s p i e ，1 9 9 2 ，17 2 0 ：5 2 2 5 2 9 3 6 严璜向，金国藩。邬敏贤等。多位相t a l b o t 光栅阵列器件的研制。仪器仪表学报， 1 9 9 5 ，1 6 ( 1 ) ：3 5 2 3 5 5 3 7m a r r ，h e n r ych ，k i s t l e rrc ，e ta 1 p o