[实用新型]一种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，空间过滤单元设置于4F光学系统之前，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环形或圆形的干涉图案。本系统可利用几次干涉曝光制备出“圆+多环”的聚焦超表面结构，效率高、造价低、易完成大幅面的结构制备。

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

不同于传统透镜，超透镜最大优点就是：轻薄和小型化。其功能远远超越传统透镜，并有望彻底颠覆传统光学装置中笨重繁琐的透镜组，使得手机摄像头、眼镜、虚拟现实和增强现实硬件都变得非常轻薄。

由于超透镜可以突破传统的光学衍射极限，对亚波长量级的目标物成像或放大，随着超透镜技术的进一步发展，已可对亚波长的目标物进行放大，其应用领域拓展到纳米加工、生物检测等领域。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用电子束光刻的方法制作了一种同心环型拓扑超透镜，超透镜的数值孔径可根据需求自由指定，超透镜体积小，易于集成和阵列化，从而促进了新一代光学显微技术与光学成像技术的实现与应用。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，他们也提出了用两次离子束刻蚀技术制备成像面为平面的超透镜，所制备的成像面为平面的超透镜可以用于纳米光刻成像、传感、等离子体操纵等方面。

目前大多采用电子束光刻和离子束光刻制备超透镜，电子束光刻技术虽然光刻精度很高，但是由于串行写入，效率比较低，设备成本高，直写式的技术曝光速度很慢，一般用于制作小幅面的纳米结构；离子束光刻分辨率高，但是曝光深度有限。

干涉光刻技术不需要昂贵的光刻成像透镜，可以得到高分辨、无限焦深、大面积光刻，能够快速的在大面积内制备密集的特征结构而不失焦。适合光电探测器或场发射器电极阵列中的较大范围内周期性的超亚微米级点阵结构图形的产生，在实验条件下应用很广泛。

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，该系统可利用几次干涉曝光制备出“圆+多环”的聚焦超表面结构，且效率高、造价低、易完成大幅面的结构制备。

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，空间过滤单元设置于4F光学系统之前，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环形或圆形的干涉图案。

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，该光场分布为圆形或环形的干涉图案。

优选的，在上述用于制作超透镜的干涉光刻系统中，所述空间过滤单元透光部分的中心位置与4F光学系统和位相光栅的关系为：

r＝λf₁F₀