[发明专利]脉冲压缩光栅用多层介质膜的优化设计方法

摘要

一种脉冲压缩光栅用多层介质膜的优化设计方法，该方法的思路是：选择具有四分之一参考波长整数倍的底层基础膜系，在其顶层添加一层介质顶层膜，以顶层膜构造矩形光栅形成多层介质膜光栅。首先计算使多层介质膜光栅取得高衍射效率的顶层介质膜的厚度范围，然后在全息写入波长处对顶层厚度进行初选，选择对写入波长反射率较小的顶层厚度，降低驻波效应的影响。如果不能满足或者需改善写入波长处的要求，则可在底层基础膜系上添加匹配层后，再初选顶层厚度。最后，再继续优化顶层膜厚度以及光栅参数。本方法设计的多层介质膜结构可用传统的电子束蒸发技术结合光学监控膜厚手段进行制备。

主权项

1.一种脉冲压缩光栅用多层介质膜的优化设计方法，其特征在于包括以下步骤：①确定脉冲压缩光栅用多层介质膜的结构是：选择具有四分之一参考波长整数倍的底层基础膜系，在其顶层添加一顶层膜，并以顶层膜构造矩形光栅形成多层介质膜光栅；②利用传输矩阵方法选定参考波长，选择具有四分之一参考波长整数倍的底层基础膜系，该膜系结构为HLLL(HLL)p，其中H和L分别是四分之一参考波长整数倍的高折射率材料和低折射率材料，p为重复周期数目，使底层基础膜系在脉冲压缩光栅使用波长和使用角度处能提供高于99％的反射率；③顶层膜的厚度范围：利用严格矢量理论计算多层介质膜光栅-1级衍射效率与矩形光栅槽深和顶层剩余厚度的关系，结合光栅槽深和顶层剩余厚度的线性关系，计算使多层介质膜光栅在使用波长处取得高衍射效率的顶层膜的厚度范围；④在全息写入波长处，对步骤③中计算得到的顶层膜厚度进行初选：入射层介质为光刻胶，基底与光刻胶之间是由步骤②所述的底层基础膜系和步骤③计算得到的顶层膜组成的多层介质膜，评价函数为该多层介质膜在光刻胶介质中的反射率，利用传输矩阵法，计算评价函数在全息写入波长处的大小，选择满足设计要求的评价函数所对应的顶层厚度，从而降低驻波效应对光刻图形的影响；⑤选择顶层膜的厚度和矩形光栅参数：评价函数为该多层介质膜光栅-1级衍射效率与矩形光栅脊处电场增强系数平方的比值，其中电场增强系数为该处的电场振幅与入射电场振幅的平方，选择评价函数最小时所对应的顶层膜厚和矩形光栅参数。