[实用新型]用于制作超透镜的干涉光刻系统

说明书

本实用新型公开了一种用于制作超透镜的干涉光刻系统，包括光源、空间过滤单元、4F光学系统和光波调制单元，所述4F光学系统包括沿光路依次设置的第一透镜和第二透镜，所述光波调制单元设置于所述第一透镜和第二透镜之间，该光波调制单元通过对子波面调制，在系统的后焦面上形成干涉图案；所述空间过滤单元设置于4F光学系统之后，用于限制干涉图案的成像区域，形成圆形或环形图案。本系统具有无视差、误差或渐晕(边缘处的亮度降低)和纳米结构图案化的灵活性的特点，且效率高、成本低、幅面大，制备超透镜图案的简单易行。

技术领域

本实用新型涉及微纳光学领域，特别是涉及一种用于制作超透镜的干涉光刻系统。

背景技术

传统的光学透镜一般存在衍射极限，没有办法观察到波长二分之一以下的细节，而且需要用到非常复杂的光学系统，仪器整体体积很大，重量很重。2000年，Pendry首先提出了近场超透镜的概念，使得传统的阿贝成像的衍射极限问题得到了解决，此后，超透镜获得了人们广泛的研究。超透镜可以在像人头发一样薄的衬底上图案化非常薄的平坦纳米结构层，能够实现与更厚和更重的传统透镜系统相同的功能。超透镜通过收集近场光线来成像，能突破衍射极限，理论上分辨率可以达到无限小，而且超透镜是很轻、很薄的平面结构，携带方便，在实时生物显示、高密度光存贮和微电子光刻等方面有着重要的应用潜力。

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的邓永波等人通过涂胶、电子束光刻、显影的步骤制作出一种同心环形拓扑超透镜，超透镜体积小、成本低、设计方便，结构简易、可制造性高，易于集成和阵列化，促进新一代光学显微技术与光学成像技术的实现与普遍应用。中国科学院光电技术研究所的罗先刚等人通过常规的光刻、离子束刻蚀或湿法腐蚀、阴影蒸镀，制备得到用于实现超分辨成像的尖劈型超透镜，把将要观测的细微物体置于倾斜切面超透镜的物面，图像信息可以通过多层膜投影到该超透镜的斜切面即相面形成放大的像，从而实现一维放大和超衍射观测。

光刻的工艺有很多种，常见的有电子束光刻、离子束光刻、激光直写、掩模曝光、干涉曝光等。现今的超透镜制备方法中多采用电子束光刻的方法，该方法虽然刻写精度高，但存在诸多缺点，如设备成本高，刻写效率低，一般用于小幅面的图案制作；离子束与激光直写的方法光刻分辨率高，但其曝光的深度有限；掩模曝光的方法需要根据所需图案的参数制作相应的掩模板，这增加了工艺的繁琐性。而干涉曝光的方法不需要昂贵的聚焦镜头，也不需要制作掩模板，它的曝光效率高、高分辨率、无限焦深，适用于大幅面图案制作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于制作超透镜的干涉光刻系统，该系统具有无视差、误差或渐晕(边缘处的亮度降低)和纳米结构图案化的灵活性的特点，且效率高、成本低、幅面大，制备超透镜图案简单易行。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种用于制作超透镜的干涉光刻系统，包括光源、空间过滤单元、4F光学系统和光波调制单元，所述4F光学系统包括沿光路依次设置的第一透镜和第二透镜，所述光波调制单元设置于所述第一透镜和第二透镜之间，该光波调制单元通过对子波面调制，在系统的后焦面上形成干涉图案；所述空间过滤单元设置于4F光学系统的像面上，用于限制干涉图案的成像区域，形成圆形或环形图案。

在该技术方案中，第一透镜和第二透镜可以为单独一个透镜，也可以为多个透镜构成的组合。

优选的，在上述用于制作超透镜的干涉光刻系统中，所述的光波调制单元包括消0级光掩膜和位相光栅，位相光栅设置于第一透镜和消0级光掩膜之间，所述消0级光掩膜能供正负一级衍射光穿透。

优选的，在上述用于制作超透镜的干涉光刻系统中，所述位相光栅通过位移变化、和/或旋转实现对子波面光场调制，在系统的后焦面产生参数可调的光场分布，形成干涉图案。

优选的，在上述用于制作超透镜的干涉光刻系统中，