盲专网 - 一种光刻二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统的方法

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2018-07-27

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2019-01-15

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2020-05-26

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2038-07-27

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN201810842349.8	申请日	2018-07-27
公开/公告号	CN109061781B	公开/公告日	2020-05-26
授权日	2020-05-26	预估到期日	2038-07-27
申请年	2018年	公开/公告年	2020年
缴费截止日
分类号	G02B3/08 、G02B5/18 、G02B15/00 、G02B27/00 、G03F7/20	主分类号	G02B3/08
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	1	从权数量	0
权利要求数量	1	非专利引证数量	0
引用专利数量	0	被引证专利数量	0
非专利引证
引用专利		被引证专利
专利权维持	4	专利申请国编码	CN
专利事件		事务标签	实质审查、授权

申请人信息

申请人	杭州电子科技大学	第一申请人	杭州电子科技大学
专利权人	杭州电子科技大学	当前专利权人	杭州电子科技大学
发明人	侯昌伦、李泾渭、辛青、臧月	第一发明人	侯昌伦
地址	浙江省杭州市下沙高教园区2号大街	邮编	310018
申请人数量	1	发明人数量	4
申请人所在省	浙江省	申请人所在市	浙江省杭州市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

杭州君度专利代理事务所

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

朱月芬

摘要

本发明一种光刻二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统的方法，本发明先确定谐衍射Alvarez透镜的面型，接着确定一阶掩模位置并光刻，最后确定高阶掩模位置并光刻，保留了Alvarez透镜组原有的特征，即且第二Alvarez透镜相对于第一Alvarez透镜沿垂直于光轴方向移动，所述Alvarez透镜组的焦距会发生改变，并且相对于衍射光学元件，二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统具有高精度高效率的特点；本发明加工工艺简单，精度远比常规光学加工的精度高。

摘要附图

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2020-05-26	授权
2	2019-01-15	实质审查的生效	IPC(主分类): G02B 3/08 专利申请号: 201810842349.8 申请日: 2018.07.27

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种光刻二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤一：取一块长方体玻璃板；
步骤二：确定谐衍射Alvarez透镜的面形；其中Alvarez透镜的表面多项式方程为：
其中A表示为多项式系数；
谐衍射Alvarez透镜根据Alvarez透镜的面形，以2mπ(m>＝2)的相位差切割原Alvarez透镜，因此谐衍射Alvarez透镜相邻环带间的相位差是2mπ，m>＝2；
步骤三：确定一阶掩模位置
先在谐衍射Alvarez透镜的mπ的相位处，将谐衍射Alvarez透镜分为上半区与下半区，如果谐衍射Alvarez透镜的表面面形在此透镜的上半区，那么就在基板相对应的位置放置掩模；下半区相对应的位置不放置掩模；
步骤四：光刻
用激光扫描基板，在没有掩模的基板上激光将其切割出一个台阶，而有掩模处的基板激光不切割；
步骤五：确定高阶掩模位置并光刻
当需要放置二阶掩模时，将谐衍射Alvarez透镜的(1/2)mπ与(3/2)mπ的相位处标记出来，并且谐衍射Alvarez透镜的表面面形高于(1/2)mπ处相对应的基板位置放置掩模，介于mπ和(3/2)mπ之间处相对应的基板位置放置掩模，其余位置不放置掩模，并进行光刻，光刻深度为第一次光刻深度的1/2倍；
当需要放置三阶掩模时，将谐衍射Alvarez透镜的(1/4)mπ，(3/4)mπ，(5/4)mπ与(7/4)mπ的相位处标记出来；当谐衍射Alvarez透镜的表面面形高于(1/4)mπ处相对应的基板位置放置掩模，并且在介于(1/2)mπ到(3/4)mπ、mΠ到(5/4)mπ、(3/2)mπ到(7/4)mπ处相对应的基板位置放置掩模；在进行光刻，光刻的厚度为第一次光刻深度的1/3倍；
放置第N阶掩模时，将谐衍射Alvarez透镜的mπ*1/2N-1，3mπ*1/2N-1…(2N-1)mπ*1/2N-1的N-1
相位处标记出来,当谐衍射Alvarez透镜的表面面形高于(mπ*1/2 处相对应的基板位置放置掩模，并且在介于(1/2)mπ到(3/4)mπ、mΠ到(5/4)mπ、(3/2)mπ到(7/4)mπ处相对应的基板位置放置掩模，并且在介于mπ/2N-1到3mπ*1/2N-1、…(2N-1-2)mπ*1/2N-1到(2N-1-1)mπ*1/2N-1，(2N-2)mπ*1/2N-1到(2N-1)mπ*1/2N-1处相对应的基板位置放置掩模；N＞3；其余位置不放置掩模，并进行光刻，光刻深度为第一次光刻深度的1/N。

说明书

技术领域

[0001] 本发明属于光学技术领域，涉及二元谐衍射的Alvarez透镜组，具体涉及一种光刻二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统的方法。

背景技术

[0002] DOE(Diffractive Optical Element)是衍射光学元件，这是一种发展迅速的新型光学元件，是现代光学中一个研究热点。从振幅型全息元件到位相型全息元件再到计算全息(CGH)和闪耀相息光学元件，这都是DOE。这种以微结构干涉条纹为主的衍射元件有许多优点，但由于其衍射效率不高，一般不超过70％，而且工艺因素不易控制(湿处理、再现等)，成像质量欠佳而限制了全息DOE的应用。

[0003] BOE(Binary Optical Element)是二元光学元件，可认为是一种位相值被量化了的相息图(Kinofrom)，其表面微结构的尺寸在波长级，因此可用微细工艺方法来制造这种衍射元件，获得高精度高效率的BOE。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术的不足，提出了一种光刻二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统的方法。

[0005] 本发明一种光刻二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统的方法，该方法具体包括以下步骤：

[0006] 步骤一：取一块长方体玻璃板；

[0007] 步骤二：确定谐衍射Alvarez透镜的面型；其中Alvarez透镜的表面多项式方程为：

[0008]

[0009] 其中A表示为多项式系数；

[0010] 谐衍射Alvarez透镜根据Alvarez透镜的面形，以2mπ(m>＝2)的相位差切割原Alvarez透镜，因此谐衍射Alvarez透镜相邻环带间的相位差是2mπ，m>＝2。

[0011] 步骤三：确定一阶掩模位置

[0012] 先在谐衍射Alvarez透镜的mπ的相位处，将谐衍射Alvarez透镜分为上半区与下半区，如果谐衍射Alvarez透镜的表面面形在此透镜的上半区，那么就在基板相对应的位置放置掩模；下半区相对应的位置不放置掩模。

[0013] 步骤四：光刻

[0014] 用激光扫描基板，在没有掩模的基板上激光将其切割出一个台阶，而有掩模处的基板激光不切割。

[0015] 步骤五：确定高阶掩模位置并光刻

[0016] 当需要放置二阶掩模时，将谐衍射Alvarez透镜的(1/2)mπ与(3/2)mπ的相位处标记出来，并且谐衍射Alvarez透镜的表面面形高于(1/2)mπ处相对应的基板位置放置掩模，介于mπ和(3/2)mπ之间处相对应的基板位置放置掩模，其余位置不放置掩模，并进行光刻，光刻深度为第一次光刻深度的1/2倍。

[0017] 当需要放置三阶掩模时，将谐衍射Alvarez透镜的(1/4)mπ，(3/4)mπ，(5/4)mπ与(7/4)mπ的相位处标记出来。当谐衍射Alvarez透镜的表面面形高于(1/4)mπ处相对应的基板位置放置掩模，并且在介于(1/2)mπ到(3/4)mπ、mΠ到(5/4)mπ、(3/2)mπ到(7/4)mπ处相对应的基板位置放置掩模。在进行光刻，光刻的厚度为第一次光刻深度的1/3倍。

[0018] 放置第N阶掩模时，将谐衍射Alvarez透镜的mπ*1/2N-1，3mπ*1/2N-1…(2N-1)mπ*1/N-1 N-12 的相位处标记出来,当谐衍射Alvarez透镜的表面面形高于(mπ*1/2 处相对应的基板位置放置掩模，并且在介于(1/2)mπ到(3/4)mπ、mΠ到(5/4)mπ、(3/2)mπ到(7/4)mπ处相对应的基板位置放置掩模，并且在介于mπ/2N-1到3mπ*1/2N-1、…(2N-1-2)mπ*1/2N-1到(2N-1-1)mπ*
1/2N-1，(2N-2)mπ*1/2N-1到(2N-1)mπ*1/2N-1处相对应的基板位置放置掩模；N＞3；其余位置不放置掩模，并进行光刻，光刻深度为第一次光刻深度的1/N。

[0019] 有益效果：根据本发明光刻的二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统，保留了Alvarez透镜组原有的特征，即且第二Alvarez透镜相对于第一Alvarez透镜沿垂直于光轴方向移动，所述Alvarez透镜组的焦距会发生改变，并且相对于衍射光学元件，二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统具有高精度高效率的特点；本发明加工工艺简单，精度远比常规光学加工的精度高。

实施方案

[0023] 为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

[0024] 本发明一种二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统，

[0025] 二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统的衍射形式可用象差系数表示，多项式对任意波面φ(x,y)有：

[0026]

[0027] 式中λ是入射光波长，anm是象差优化系数。一般多项式取到10阶以上，就可以确定象差优化系数anm，求得足够精确的位相轮廓。当量化用一个二进制模函数来进行，则[0028] N＝2m (3-2)

[0029] 式中m——二元量化水平，即二元掩模(Mask)数；N——量化的台阶数。

[0030] 当m＝1，即一个量化水平，相位深度为π，这时制作出的光学元件，就称DOE，即衍射光学元件，如图3所示，Fresnel透镜就是典型例子，其他各种全息元件都属DOE，但其衍射效率一般仅η＝40％。

[0031] 当m＝2～4，称多量化水平，位相深度这种多台阶的光学元件就称为二元光学元件(BOE)，如图3所示，其衍射效率为：

[0032]

[0033] 当N＝8(m＝3)，理论衍射效率η＝95％，当N＝16(m＝4)，η＝99％。

[0034] 二元光学元件重建的衍射波面精度可用下式表示

[0035]

[0036] 式中PV——波面误差的峰—谷值(最大值)；RMS—波面误差的均方根值；当m＝4,N＝16，则精度远比常规光学加工的精度高；因此，BOE是光学上的一个新突破。

[0037] 实施例

[0038] 图1是实施例提供的Alvarez透镜组的结构示意图。参见图1，本实施例提供的Alvarez透镜组由面形互补的第一Alvarez透镜和第二Alvarez透镜组成，且第二Alvarez透镜相对于第一Alvarez透镜沿垂直于光轴方向移动，通过调整移动距离调整Alvarez透镜组焦距。

[0039] 图2与图3是实施例提供的二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统示意图。在本实施例中，用三块掩模(即m＝3)制作N＝8(8个台阶)的BOE工艺方法。在基底材料(由透过波长决定)上涂光刻胶，然后用第一块Mask在离子蚀刻机上制作蚀刻相位深度π(即蚀刻深度为 )的微结构；然后再用第二块掩模在同一基底上套准后作第二次蚀刻，相位深度为获得4台阶的BOE；最后，用第三块Mask，蚀刻相位深度这样就完成三个量化水平8个台阶的BOE，理论衍射效率95％，实际最高可达90％左右。

[0040] 图4是实例提供的掩模放置位置示意图。在本实例中确定了一阶掩模与二阶掩模的放置位置。

附图说明

[0020] 图1是实施例提供的Alvarez透镜组的结构示意图；

[0021] 图2与图3是实施例提供的二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统示意图；

[0022] 图4是实例提供的掩模放置位置示意图；

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背景技术

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实施方案

附图说明