纳秒激光刻蚀LN形成光栅测试与分析

纳秒激光刻蚀LN形成光栅测试与分析第一页，共21页。纳秒激光制作LN光栅的测试与分析2第二页，共21页。什么是纳秒激光器？单色性好、亮度高、方向性好、相干性好工作介质、谐振腔、泵浦源3第三页，共21页。普通白织灯光谱980nm红外激光光谱单色性好：4第四页，共21页。Nd：YAGLasers：钇铝石榴石晶体为其激活物质波长脉冲宽度：8-12ns脉冲宽度：1-2ns脉冲宽度：2-3ns纳秒激光器：5第五页，共21页。光栅是什么？由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅1、光栅的定义：可用于光谱仪、防反射表面、偏光器件、光学滤波器、高效衍射器件等光学器件；通常所说的光栅，是指利用衍射效应对光进行调制的衍射光栅。但也存在利用其它原理对光进行调制的光栅，如晶体折射率光栅。2、光栅的用途：6第六页，共21页。立体光栅：应用于印刷、展示，具有立体效果,通过角度或摆产生幻变、动画图像列漂亮全息光栅：应用于商标防伪、印刷、光学仪器、激光演示等

3、光栅分类：

7第七页，共21页。反射光栅：光学仪器,激光演示,激光玩具透射光栅：光学仪器,激光演示,激光玩具

以透明的铌酸锂材料制作光栅，制作透射式光栅8第八页，共21页。还可分为：一维光栅二维光栅9第九页，共21页。根据光栅常数可分为：等周期、透射、一维光栅10第十页，共21页。制备光栅的主要方法：1、单光束直写利用显微物镜将激光束会聚于材料介质上，由计算机控制样品台移动，直接在材料表面曝光，刻划出连续的光栅槽形结构；光栅周期结构的微细程度主要取决于显微物镜的倍率如何制备？11第十一页，共21页。2、多光束激光干涉直写将激光器的单束激光经衍射、干涉光学等组件扩束准直再分束，最后会聚到材料表面用激光干涉形成的条纹光点作为直写点进行光栅周期结构制作的方法。

DPSSL：二极管泵浦固体激光器【电光转换效率高达15%；频率稳定性好；可以得到高缝制功率的调Q脉冲输出；光束质量好；性能可靠、寿命长；】12第十二页，共21页。3、电子束直写在扫描电镜技术的基础上发展起来，其精度比激光刻写更高。常用于高精密度掩膜及X射线掩膜制造、新器件、新结构的研究与加工等。2002.上海交通大学微纳米科学技术研究院实验结果的SEM图片13第十三页，共21页。制备光栅的主要方法：单光束直写、双光束干涉、电子束直写单光束直写：显微物镜与激光器各参数间的匹配；三维平移台的控制；纳秒激光器基本参数为：10HZ、最大输出能量1J（1064nm）成都光翼科技报价：1064nm：4万元532nm：1万元14第十四页，共21页。（1）、棱镜和平面镜（2）、分光镜（532nm）（3）、M1双光束干涉刻蚀15第十五页，共21页。双光束干涉刻蚀双光束干涉条件：时间相干性、空间相干性空间相干性：同一光源（为了使光束间的相位恒定，保证了单色程度一致）时间相干性：光程差翻阅纳秒激光器手册3-7可得谱线宽度为：30GHz可得：对比：氦氖激光器的相干长度约为十几米，要求光程差为几个厘米量级棱镜or平面反射镜？16第十六页，共21页。影响光栅质量的参数：光栅常数刻线条数光栅槽深一级衍射效率也可理解为刻线距离；一般为微米量级，几到几十个微米都可制备，但多选用十几个微米最佳一般情况下，极下限刻线条数为15条左右；刻线条数过少将观察不到衍射现像（飞秒刻蚀数据）根据基底材料不同，有一个最佳值，不是越深越好；对于纳秒激光刻写透射式光栅，还有待实验探究苏州大学用纳秒激光刻蚀玻璃基质铬薄膜，得槽深253nm为最佳，其在波长为532nm的激光的一级衍射效率为6.5%；（351nm，1150μJ，DPSSL）17第十七页，共21页。实验参数设置：刻蚀脉冲个数刻蚀波长检测波长检测内容10532nm532nm一级衍射效率光栅刻槽形貌衍射级数20305080100猜想：刻蚀脉冲个数可以控制光栅槽深18第十八页，共21页。有哪些不足及问题？1、没有考虑双光束干涉角度对光栅质量的影响2、没有采用多波长刻蚀对比光栅质量