本文關(guān)鍵詞：寬帶脈沖壓縮光柵的制作與刻蝕特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大口徑脈沖壓縮光柵(PCG)是大型脈沖壓縮系統(tǒng)中的核心元件之一,現(xiàn)有PCG包括：鍍金光柵,多層介質(zhì)膜光柵和金屬介質(zhì)膜光柵。課題的主要目的是制作寬帶脈沖壓縮光柵和提高現(xiàn)有多層介質(zhì)膜光柵的衍射效率。論文內(nèi)容包括：1.寬帶正弦形鍍金脈沖壓縮光柵的制作。鍍金光柵具有制作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),在較大的帶寬范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)較高的衍射效率,因而在超短超強(qiáng)激光脈沖壓縮系統(tǒng)中得到了重視。為了滿足強(qiáng)激光系統(tǒng)的需求,我們采用“梯形光柵-涂膠-離子束濺射鍍膜”(TGCD)和“全息光刻-離子束濺射鍍膜”(HLD)等兩種方法,分別制作了線密度為1740線/mm,槽深為210 nm左右的寬帶鍍金正弦光柵。測(cè)得其TM偏振、自準(zhǔn)直入射,-1級(jí)平均衍射效率在750-850 n范圍大于87%,最高可達(dá)90%。實(shí)驗(yàn)已證明：通過(guò)TGCD和HLD方法比較容易控制光柵槽深,去除光刻膠后基底可繼續(xù)使用。該光柵的衍射效率和帶寬能滿足國(guó)內(nèi)一般寬帶鍍金脈沖壓縮光柵的使用要求。上述兩種方法考慮到了大尺寸鍍金光柵對(duì)糟深均勻性的要求,因此對(duì)以后制作大尺寸鍍金光柵有很好的參考價(jià)值。2.寬帶正弦頂鍍金光柵制作工藝研究。主要研究了使用于高功率脈沖壓縮系統(tǒng)的正弦頂高衍射效率寬帶鍍金光柵的制作工藝。這種光柵和普通的鍍金脈沖壓縮光柵不同,它是在刻蝕成正弦頂形狀的石英基底上直接鍍金來(lái)制作的,而普通鍍金光柵都有一層光刻膠層。制作中通過(guò)控制膠厚、曝光-顯影以及氧氣刻蝕等過(guò)程來(lái)優(yōu)化光刻膠光柵掩模的槽深和占寬比。利用以上方法成功制作出了線密度為1740線/mm的高衍射效率、正弦頂、寬帶鍍金光柵。入射角為53。、TM偏振,-1級(jí)平均衍射效率在750-850 nm范圍為89.2%,最高值為90%。3.寬帶金屬介質(zhì)膜光柵刻蝕工藝研究。金屬介質(zhì)膜脈沖壓縮光柵是最近制作出來(lái)的一種新型光柵。金屬介質(zhì)膜光柵制作難度高,現(xiàn)在還處于實(shí)驗(yàn)室探索階段,所以對(duì)其制備和刻蝕技術(shù)的探索與研究很有必要。金屬介質(zhì)膜光柵刻蝕工藝主要包括：①光刻膠光柵掩模的定性判斷與進(jìn)-步調(diào)整,②離子束刻蝕中的圖形轉(zhuǎn)移。為了降低光刻膠掩模的加工難度我們選用CHF3作為工作氣體。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)得出金屬介質(zhì)膜光柵刻蝕工藝要求為：光刻膠光柵掩模高度260 nm,占寬比0.15。刻蝕后的MMDG槽深約為300 nm,占寬比為0.3-0.4。4.提高多層介質(zhì)膜光柵衍射效率的實(shí)驗(yàn)研究。本文給出了無(wú)阻刻層時(shí)Si02頂層PCG的衍射效率分析。衍射效率是多層介質(zhì)膜PCG應(yīng)用中的非常關(guān)鍵的參數(shù),優(yōu)化光柵槽形參數(shù)(槽深和占寬比)可以獲得更高的衍射效率。在優(yōu)化光柵槽深和占寬比時(shí),我們采用灰化和氧氣刻蝕的方法減少了光刻膠光柵掩模的占寬比,采用壓溶膠的方法增大了光刻膠光柵掩模的占寬比。通過(guò)以上兩種方法的有效結(jié)合,得到了最佳的光刻膠光柵掩模。Si02頂層厚度為431 nm時(shí),較好的占寬比范圍為0.35-0.5,最佳槽深范圍為260-460 nm。光刻膠光柵掩模槽底不干凈,側(cè)壁不陡直,占寬比過(guò)小或過(guò)大等因素最終會(huì)導(dǎo)致多層介質(zhì)膜光柵衍射效率的降低,解決這些問(wèn)題是提高衍射效率的關(guān)鍵。
【關(guān)鍵詞】：脈沖壓縮光柵 衍射效率 多層介質(zhì)膜光柵 離子束刻蝕 光刻膠光柵掩模
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH74;TN305.7
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題背景11-13
• 1.1.1 引言11
• 1.1.2 CPA系統(tǒng)中的脈沖壓縮光柵及分類11-13
• 1.2 脈沖壓縮光柵的研究進(jìn)展13-14
• 1.3 論文的研究目的14
• 1.4 論文的研究工作14-17
• 第二章 寬帶鍍金脈沖壓縮光柵的研制17-45
• 2.1 正弦寬帶鍍金脈沖壓縮光柵的研制17-27
• 2.1.1 引言17-18
• 2.1.2 正弦寬帶鍍金光柵的制作18-21
• 2.1.2.1 梯形光柵-涂膠-離子束濺射鍍膜工藝19-20
• 2.1.2.2 全息光刻-離子束濺射鍍膜工藝20-21
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論21-26
• 2.1.4 小結(jié)26-27
• 2.2 正弦頂寬帶鍍金脈沖壓縮光柵的研制27-45
• 2.2.1 引言27
• 2.2.2 設(shè)計(jì)27-32
• 2.2.3 制作32-43
• 2.2.4 小結(jié)43-45
• 第三章 金屬介質(zhì)膜脈沖壓縮光柵及刻蝕工藝研究45-63
• 3.1 引言45
• 3.2 金屬介質(zhì)膜脈沖壓縮光柵45-46
• 3.3 金屬介質(zhì)膜脈沖壓縮光柵的刻蝕46-50
• 3.4 衍射效率測(cè)量及分析50-60
• 3.5 本章小結(jié)60-63
• 第四章 提高多層介質(zhì)膜光柵效率的方法63-79
• 4.1 引言63-64
• 4.2 多層介質(zhì)膜脈沖壓縮光柵特性分析64-66
• 4.2.1 光柵與超短脈沖作用性能分析64
• 4.2.2 無(wú)阻刻層時(shí)SiO_2頂層PCG衍射效率分析64-66
• 4.3 提高多層介質(zhì)膜脈沖壓縮光柵衍射效率的方法66-69
• 4.3.1 提高衍射效率實(shí)驗(yàn)方案及關(guān)鍵問(wèn)題66-68
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)方法68-69
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析69-75
• 4.5 衍射效率測(cè)量75-77
• 4.5.1 衍射效率測(cè)量光路設(shè)計(jì)75-77
• 4.6 本章小結(jié)77-79
• 第五章 總結(jié)與展望79-81
• 5.1 論文的工作總結(jié)79-80
• 5.2 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)80
• 5.3 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-91
• 作者攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文91-93
• 致謝93-94

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉世杰;麻健勇;沈自才;孔偉金;沈健;晉云霞;趙元安;邵建達(dá);范正修;;多層介質(zhì)膜脈沖寬度壓縮光柵與超短脈沖作用時(shí)的性能分析[J];物理學(xué)報(bào);2007年08期

  本文關(guān)鍵詞：寬帶脈沖壓縮光柵的制作與刻蝕特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：359287