[实用新型]微光学器件高速并行直写制作系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及微光学器件制作领域，具体涉及一种微光学器件的高速并行直写制作系统。

背景技术

激光直写技术是随着大规模集成电路的发展而于20世纪80年代中期提出的，虽然历史并不很长，但却取得了长足的进步。在90年代初，激光直写系统开始广泛应用于微光学器件的制作，大大提高了微光学器件的性能，为微光学技术的推广应用打下了良好的基础。

现有的较为成熟的激光直写系统大都是逐点曝光式的，其直写焦斑大小为微米级，所能实现的最小特征尺寸亦只能达到微米级。由于激光束横截面光强的高斯分布特性，使得加工出的微光学器件表面比较粗糙。再者，其扫描线间距的典型值为1μm左右，写入速度通常为10mm/s左右，完成一个10mm圆片的曝光需要1～2小时，写入速度很慢。此外，准分子激光烧蚀法、激光淀积和刻蚀法虽可归入激光直写系列，但前者制作光学器件时分辨率较低，后者制作工艺复杂、成本较高，二者均未得到广泛的应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种可采用逐个图形进行曝光的面曝光方式，使其具有内在的并行特性，大大提高了微光学器件的制作速度和精度，缩短生产周期，使微光学器件特征尺寸可达到微米及亚微米量级，结构简单可靠，生产成本低的微光学器件高速并行直写制作系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案。

本实用新型的微光学器件高速并行直写制作系统，其特征在于它包括按下列顺序在光轴线上依次排列的由光源发出的光垂直照射的电寻址空间光调制器、傅里叶变换透镜、空间滤波器、物镜和二维精密位移平台，还包括机内设有图形生成软件的计算机，空间滤波器置于傅里叶变换透镜的后焦面上，空间光调制器通过导线与计算机的显示视频扩展输出口连接。

所述电寻址空间光调制器为透射型电寻址空间光调制器，在光轴线上于透射型电寻址空间光调制器前设有依次排列的光源和扩束准直器。

所述电寻址空间光调制器为反射型电寻址空间光调制器，所述光轴线分为第一光轴线和第二光轴线，反射型电寻址空间光调制器、傅里叶变换透镜、空间滤波器、物镜和二维精密位移平台按以上顺序在第一光轴线上依次排列，在反射型电寻址空间光调制器和傅里叶变换透镜之间设有分束器，在第二光轴线上设有依次排列的光源和扩束准直器，第一光轴线和第二光轴线在分束器处垂直相交，分束器的法线与两光轴线的夹角均为45°。

所述二维精密位移平台与所述计算机相连，或与另一台计算机相连。

所述光源是紫外光源或是He-Cd激光器。

本实用新型采用电寻址空间光调制器，通过导线与计算机的显示视频扩展输出口连接，并由计算机控制和输入调制信号，对垂直照射的光束进行强度调制，以形成高质量的灰阶图形。再利用基于傅里叶变换透镜和物镜组合的高精缩倍率光学系统，对微光学器件进行面曝光，且曝光面上各点曝光强度数字量化可控。

空间光调制器对光束进行强度调制和时间细分调制；对时间进行细分的方法为：

(1).将单次曝光时间T细分为M(M为时间细分倍数，为大于等于2的整数)个间隔ΔT，ΔT＝T/M；

(2).由计算机控制不同像元显示预定灰阶值的时间为t₁，且t₁为ΔT的整数倍，即t₁＝m×ΔT；m为时间细分数，m为大于等于1、小于等于M的整数；

(3).由计算机控制不同像元显示0灰阶值的时间为t₂，且t₂＝(M-m)×ΔT；光强调制倍数增大M倍，相当于空间光调制器显示的灰阶值扩展M倍。

本实用新型适当选择傅里叶变换透镜的焦距、物镜的焦距、空间光调制器到傅里叶变换透镜之间的距离、空间滤波器到物镜之间的距离，可实现系统的高精缩倍率要求，使所制作微光学器件的最小特征尺寸达到微米及亚微米量级。经理论推导，可知光学系统的横向放大倍数为：