本申請(qǐng)屬于激光加工領(lǐng)域，，特別是涉及一種光學(xué)加工系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

光刻技術(shù)是微納結(jié)構(gòu)制備的主要手段，當(dāng)前光刻技術(shù)主要分為成像光刻和干涉光刻兩大類。成像光刻適用于任意圖形結(jié)構(gòu)的制作，而干涉光刻技術(shù)更適于特定的周期性結(jié)構(gòu)的制作，這些周期性結(jié)構(gòu)通常由兩束及以上的光束在曝光面上干涉疊加形成，其典型圖案有平行條紋(也即光柵)、正交點(diǎn)陣和六邊形花樣等?；谥芷谛越Y(jié)構(gòu)對(duì)光場(chǎng)的定向偏轉(zhuǎn)特性，干涉光刻廣泛應(yīng)用于數(shù)字全息和三維立體顯示等領(lǐng)域。

干涉光刻的輸出光場(chǎng)需要實(shí)現(xiàn)至少3個(gè)信息變量的調(diào)控。以數(shù)字全息為例，參圖1，一幅典型的數(shù)字全息圖由多個(gè)單元組成。單元內(nèi)為一次干涉光刻曝光形成的平行條紋。單元包含3個(gè)信息變量：條紋周期、條紋角度和條紋輪廓。在經(jīng)典的點(diǎn)陣全息圖中，條紋輪廓為矩形；而在新型的圖陣全息圖中，條紋輪廓可以是任意形狀，這使得全息圖的信息量和美觀程度大幅提升。

為了實(shí)現(xiàn)上述3個(gè)信息變量的調(diào)控，干涉光刻光學(xué)系統(tǒng)具有多種實(shí)現(xiàn)方式。其中機(jī)械運(yùn)動(dòng)方法是一種最基本的實(shí)現(xiàn)方式，但是其主要缺點(diǎn)是響應(yīng)速度慢、體積重量大和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差。例如在專利US 5,822,092，US 5,262,879，WO 98/29767中，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)條紋角度的調(diào)控。又例如在專利《可變周期多光束干涉光刻的方法》CN201310178623.3，《三維激光打印方法與系統(tǒng)》CN201310166341.1，CN201510666500.3，通過平移機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)條紋周期的調(diào)控。注：在文獻(xiàn)的具體描述中，與條紋周期等效的物理量有干涉光束夾角、空頻 和衍射級(jí)次等。有些方案中甚至有平移和旋轉(zhuǎn)兩種機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，例如《實(shí)時(shí)變參量微納米光場(chǎng)調(diào)制系統(tǒng)和干涉光刻系統(tǒng)》CN201610004778.9。

為了避免采用上述機(jī)械運(yùn)動(dòng)方法，可在干涉光刻光學(xué)系統(tǒng)中引入空間光調(diào)制器SLM，并且結(jié)合新型的光路結(jié)構(gòu)。其中較為成功的實(shí)施方案以波蘭公司Polish Holographic systems的KineMax光刻機(jī)為代表。其空間光調(diào)制器SLM采用位相調(diào)制型器件LCoS或者LCD，其等效于一個(gè)數(shù)字化可調(diào)的位相光柵。通過調(diào)節(jié)SLM上顯示的光柵圖形的周期、角度和輪廓可以實(shí)現(xiàn)前述3個(gè)信息變量的調(diào)控，并且不需要任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件。此方案的主要不足有兩點(diǎn)：

一、系統(tǒng)性能受到SLM材料限制?，F(xiàn)有技術(shù)條件下，包括LCoS在內(nèi)的各種位相調(diào)制型器件只能采用液晶材料，刷新頻率較低(約在100Hz量級(jí))并且不能承受較大的光功率，不利于實(shí)現(xiàn)高效的光刻加工。另外，液晶材料對(duì)紫外光的透過率低，并且會(huì)受到損傷，因而其光刻系統(tǒng)無法采用短波長(zhǎng)光源，這不利于獲得高分辨率的光刻圖形。

二、難以獲得清晰的條紋輪廓。LCoS作為位相調(diào)制型器件，無法實(shí)現(xiàn)圖形輪廓的直接控制，而必須借助頻譜面的濾波(Fourier filter)，這使得圖形輪廓信息在光學(xué)系統(tǒng)中的傳輸過程中受到一定的損失。此外，該方案將SLM作為位相光柵實(shí)現(xiàn)入射光的偏轉(zhuǎn)分束和干涉，根據(jù)光柵衍射方程，僅當(dāng)其SLM位相光柵足夠密并且傅里葉透鏡3的焦距足夠長(zhǎng)時(shí)，其對(duì)干涉條紋周期和輪廓的控制才較為精確的。通過參考文獻(xiàn)可以看到，其光刻圖形的輪廓仍然不夠清晰，尤其是條紋周期較大時(shí)。

碩士論文《用于衍射空間成像的連續(xù)變空頻干涉光刻技術(shù)》提出了另一種基于空間光調(diào)制器的干涉光刻系統(tǒng)和方法，根據(jù)其光路結(jié)構(gòu)可知，其輸入圖形輪廓位于鏡頭的前焦面，曝光面位于鏡頭的后焦面，不滿足成像關(guān)系，因而在原理上無法實(shí)現(xiàn)清晰的圖形輪廓輸出。專利CN201210440974.2《一種基于空間光調(diào)制器的干涉光刻系統(tǒng)和方法》也存在同樣的問題，另外其頻譜面還需要濾波，這使得圖形輪廓進(jìn)一步受到影響。

綜合前述分析，現(xiàn)有干涉光刻技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和高效率的干涉圖形加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種光學(xué)加工系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

本申請(qǐng)實(shí)施例公開一種光學(xué)加工系統(tǒng)，包括沿光路方向依次設(shè)置的照明光源、空間光調(diào)制器、微透鏡陣列和成像透鏡，所述空間光調(diào)制器位于所述微透鏡陣列的前焦面，所述成像透鏡的前焦面與所述微透鏡陣列的后焦面重合，所述空間光調(diào)制器為振幅型，具有二維分布的多個(gè)圖塊，所述微透鏡陣列包括分布于同一平面內(nèi)的多個(gè)微透鏡，每個(gè)所述微透鏡分別在主光軸方向上與一個(gè)所述圖塊對(duì)應(yīng)。

優(yōu)選的，在上述的光學(xué)加工系統(tǒng)中，每個(gè)所述圖塊由單個(gè)或者多個(gè)像素組成，每個(gè)像素可獨(dú)立設(shè)置為開啟或關(guān)閉。

優(yōu)選的，在上述的光學(xué)加工系統(tǒng)中，所述成像透鏡為物方遠(yuǎn)心成像鏡頭，其像方數(shù)值孔徑大于等于0.3。

優(yōu)選的，在上述的光學(xué)加工系統(tǒng)中，光路方向上還設(shè)置有前級(jí)鏡組，該前級(jí)鏡組設(shè)置于所述空間光調(diào)制器和微透鏡陣列之間，所述前級(jí)鏡組包括沿光路方向設(shè)置的第一透鏡和第二透鏡。

優(yōu)選的，在上述的光學(xué)加工系統(tǒng)中，光路方向上還設(shè)置有中繼鏡組，該中繼鏡組設(shè)置于微透鏡陣列和成像透鏡之間，所述中繼鏡組包括沿光路方向上依次設(shè)置的第三透鏡、第一半透半反分光反射鏡和第四透鏡。

優(yōu)選的，在上述的光學(xué)加工系統(tǒng)中，還包括聚焦檢測(cè)光路，該聚焦檢測(cè)光路包括光電探測(cè)器、第五透鏡、第六透鏡、檢測(cè)光源和第二半透半反分光反射鏡，所述光電探測(cè)器位于第五透鏡焦面，第五透鏡的焦點(diǎn)和成像透鏡的焦點(diǎn)處于共軛位置，檢測(cè)光源發(fā)出平行光，經(jīng)過第二半透半反分光反射鏡、第六透鏡、第一半透半反分光反射鏡、第四透鏡和成像透鏡到達(dá)加工工件表面。

優(yōu)選的，在上述的光學(xué)加工系統(tǒng)中，還包括第七透鏡和切換裝置，在第一狀態(tài)，所述切換裝置帶動(dòng)前級(jí)鏡組和微透鏡陣列整體移動(dòng)至空間光調(diào)制器 和成像透鏡之間的光路，在第二狀態(tài)，所述切換裝置帶動(dòng)所述第七透鏡移動(dòng)至空間光調(diào)制器和成像透鏡之間的光路，同時(shí)將前級(jí)鏡組和微透鏡陣列整體移出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)、無機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，響應(yīng)快速可靠。

本案通過SLM顯示圖像的變化即可實(shí)現(xiàn)干涉條紋的三個(gè)信息量--周期、角度和輪廓的同時(shí)調(diào)控。SLM為光電類器件，其響應(yīng)速度(SLM的刷新頻率可到10KHz以上)和可靠性大幅由于傳統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件。

(2)、設(shè)備性能更優(yōu)。

相比采用位相型SLM的方案，本方案采用振幅型SLM。在性能上，振幅型SLM具有更高的刷新頻率(可達(dá)幾十KHz)，并且可以承受更高的光功率，有利于實(shí)現(xiàn)高效率的光刻加工。另外，振幅型SLM對(duì)紫外及以下的短波長(zhǎng)光源具有良好的透過率，可獲得更高的圖形分辨率。

相比位相型SLM，振幅型SLM可供選擇的商業(yè)產(chǎn)品或者替代品更易獲得，當(dāng)具體應(yīng)用對(duì)圖形刷新的速度要求不高時(shí)，SLM也可由刻有圖形的一個(gè)或者多個(gè)光掩模板代替。

(3)、圖形輪廓清晰。

本方案的光學(xué)系統(tǒng)滿足嚴(yán)格成像關(guān)系，同時(shí)光學(xué)系統(tǒng)中無需采用頻域?yàn)V波，因而可以獲得更為清晰的圖形輪廓。

(4)、可以獲得多種干涉圖案。

本案中，單次曝光過程中，SLM上的開啟的圖塊不限于2個(gè)，由此可形成多光束干涉，例如3光束、4光束等。由此，其干涉圖形可以是，多種周期性條紋的同時(shí)疊加，可以獲得銀色的圖像效果，而不是傳統(tǒng)的單色(紅、綠或蘭)。其干涉圖形也可以是非條紋，如復(fù)雜點(diǎn)陣或者是三維立體結(jié)構(gòu)。這些特性有利于在印刷包裝和安全識(shí)別領(lǐng)域獲得應(yīng)用。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面 描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1所示為一典型數(shù)字全息圖的示意圖；

圖2所示為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中光學(xué)加工系統(tǒng)的原理示意圖；

圖3所示為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中空間光調(diào)制器的示意圖；

圖4所示為本實(shí)用新型第1實(shí)施例中光學(xué)加工系統(tǒng)的原理示意圖；

圖5所示為本實(shí)用新型第2實(shí)施例中光學(xué)加工系統(tǒng)(第一狀態(tài))的原理示意圖；

圖6所示為本實(shí)用新型第2實(shí)施例中光學(xué)加工系統(tǒng)(第二狀態(tài))的原理示意圖；

圖7所示為本實(shí)用新型第1應(yīng)用實(shí)施例中光學(xué)加工系統(tǒng)的原理示意圖；

圖8所示為本實(shí)用新型第3應(yīng)用實(shí)施例中光場(chǎng)在不同深度的光強(qiáng)分布以及光刻獲得的光柵槽型的曲線圖；

圖9所示為本實(shí)用新型第3應(yīng)用實(shí)施例中光學(xué)加工系統(tǒng)的原理示意圖；

圖10所示為本實(shí)用新型第4應(yīng)用實(shí)施例中的輸出光場(chǎng)圖；

圖11所示為本實(shí)用新型第4應(yīng)用實(shí)施例中光學(xué)加工系統(tǒng)的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

結(jié)合圖2和圖3所示，光學(xué)加工系統(tǒng)，包括沿光路方向依次設(shè)置的照明光源101、空間光調(diào)制器102、微透鏡陣列103和成像透鏡104，空間光調(diào)制器102位于微透鏡陣列103的前焦面，成像透鏡104的前焦面與微透鏡陣列103的后焦面重合，空間光調(diào)制器102為振幅型，具有二維分布的多個(gè)圖塊1021，微透鏡陣列103包括分布于同一平面內(nèi)的多個(gè)微透鏡，每個(gè)微透鏡分別在主光軸方向上與一個(gè)圖塊1021對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地，每個(gè)圖塊1021由單個(gè)或者多個(gè)像素1022組成，每個(gè)像素1022可獨(dú)立設(shè)置為開啟或關(guān)閉。

該技術(shù)方案中，SLM(空間光調(diào)制器102)為振幅型，可為透射式或反射式。SLM具有二維分布的像素化結(jié)構(gòu)，每個(gè)像素可獨(dú)立設(shè)置為′開啟′或′關(guān)閉′狀態(tài)。典型代表為美國(guó)德州儀器公司的DMD。SLM被分劃成多個(gè)圖塊，每個(gè)圖塊可由單個(gè)或者多個(gè)像素組成。典型地，圖塊形狀為正方形或者六邊形，呈密排分布。SLM與計(jì)算機(jī)相聯(lián)接，可實(shí)現(xiàn)圖塊的形狀、位置和開關(guān)狀態(tài)的控制。SLM上單個(gè)圖塊的輸出圖形，可以是像素化的任意形狀，并不限于矩形，如圖2，圖塊1021由6*6個(gè)像素1022組成，輪廓1023為漢字′上′的形狀。

在一優(yōu)選的實(shí)施例中，SLM采用反射式，具體采用美國(guó)TI公司的DMD，像素?cái)?shù)目1920*1080，實(shí)際利用中部的1080*1080。像素尺寸10.8um，8*8個(gè)像素構(gòu)成一個(gè)圖塊，圖塊的寬度為86.4um。

進(jìn)一步地，微透鏡陣列103焦距與口徑的比值不小于20。

該技術(shù)方案中，微透鏡陣列103，其單元尺寸不大于2mm，材質(zhì)為普通光學(xué)玻璃或者石英玻璃，焦比(焦距與口徑的比值)不小于20，典型設(shè)計(jì)波長(zhǎng)355nm或者405nm。典型單元形狀為正方形或者六邊形，呈密排分布。

在其他實(shí)施例中，微透鏡陣列103的單元，也可采用非周期分布。

在一優(yōu)選實(shí)施例中，微透鏡陣列103的單元尺寸300um，單元數(shù)目為135*135，呈矩形陣列密排分布。

進(jìn)一步地，成像透鏡104為物方遠(yuǎn)心成像鏡頭，其數(shù)值孔徑大于等于0.3。

該技術(shù)方案中，成像透鏡104數(shù)值孔徑大于0.3以獲得較高的光學(xué)分辨率。

在一優(yōu)選實(shí)施例中，成像透鏡104為紫外成像透鏡組，鏡片材料為熔石英，采用物方遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)，數(shù)值孔徑為0.5，成像視場(chǎng)2mm。

進(jìn)一步地，照明光源101包括沿光路方向上依次設(shè)置的激光器和準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡。

該技術(shù)方案中，照明光源101由激光器和準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡組成，其輸出光場(chǎng)接近理想的單色平面波。

在一優(yōu)選的實(shí)施例中，激光器采用DPSS紫外固體激光器，波長(zhǎng)為355nm。

本案光學(xué)加工系統(tǒng)中，曝光加工表面位于成像透鏡104的后焦面。根據(jù) 信息光學(xué)理論分析可知，每個(gè)圖塊經(jīng)過與之對(duì)齊的單個(gè)微透鏡和成像透鏡104投影在曝光表面，此單個(gè)微透鏡與成像透鏡104構(gòu)成4f光學(xué)系統(tǒng)，滿足嚴(yán)格成像關(guān)系。成像的縮放倍率由空間光調(diào)制器102和成像透鏡104的焦距比值決定。在SLM上，開啟2個(gè)及以上的圖塊即可在曝光表面形成干涉圖案。在一次曝光的過程中，參與曝光的各個(gè)圖塊具有相同的形狀。

實(shí)施例1

結(jié)合圖4所示，光路方向上還設(shè)置有前級(jí)鏡組，該前級(jí)鏡組設(shè)置于空間光調(diào)制器102和微透鏡陣列103之間，前級(jí)鏡組包括沿光路方向設(shè)置的第一透鏡201和第二透鏡202。

該技術(shù)方案中，前級(jí)鏡組為投影成像光路，由第一透鏡和第二透鏡構(gòu)成。其作用有兩點(diǎn)：一、前級(jí)鏡組將SLM投影成像到微透鏡陣列103的前焦面。通過光學(xué)縮放可實(shí)現(xiàn)SLM和微透鏡陣列103的單元尺寸和整體幅面的精確匹配。二、微透鏡陣列103焦距很短(約為幾毫米)，光路元件之間的空間狹小，調(diào)整困難。采用前級(jí)鏡組后，SLM和微透鏡陣列103與相鄰光路元件的距離大幅增加，便于光路布局和光路元件的對(duì)位調(diào)整。特別是為反射式SLM提供了足夠的布局空間。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，前級(jí)鏡組為3.47倍放大投影光路，實(shí)現(xiàn)SLM上圖塊與微透鏡的一一對(duì)齊。

進(jìn)一步地，光路方向上還設(shè)置有中繼鏡組，該中繼鏡組設(shè)置于微透鏡陣列103和成像透鏡104之間，中繼鏡組包括沿光路方向上依次設(shè)置的第三透鏡203、第一半透半反分光反射鏡204和第四透鏡205。

該技術(shù)方案中，中繼鏡組為投影成像光路，由第三透鏡、第一半透半反分光反射鏡和第四透鏡組成。其作用有三點(diǎn)：

一、實(shí)現(xiàn)微透鏡陣列103與成像透鏡104孔徑的尺寸匹配。中繼鏡組將微透鏡陣列103后焦面的光場(chǎng)傳輸至成像透鏡104的前焦面。當(dāng)中繼鏡組縮放倍率(第三透鏡和第四透鏡焦距的比值)小于1時(shí)，可采用單元尺寸較大的微透鏡陣列103，使得該器件的制作成本和難度降低，同時(shí)可以獲得干涉圖案的周期和角度的精細(xì)控制。

二、增加光路的長(zhǎng)度，通過第一半透半反分光鏡將聚焦檢測(cè)光路引入到主光路中。

三、方案的光路結(jié)構(gòu)可根據(jù)加工工件表面的高度起伏進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，并且動(dòng)作部分體積小重量輕。具體地，第三透鏡和第四透鏡構(gòu)成雙遠(yuǎn)心光路，兩者之間的傳輸光束接近平行光。當(dāng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)帶動(dòng)第四透鏡和成像透鏡104一同相對(duì)第三透鏡發(fā)生小幅度(幾百微米內(nèi))的前后位移時(shí)，輸出圖形質(zhì)量受到的影響很小，僅僅會(huì)造成曝光區(qū)域的光強(qiáng)均勻性稍微降低。根據(jù)這一特性，本方案在進(jìn)行調(diào)焦時(shí)，只需相對(duì)曝光表面沿著上下方向同時(shí)移動(dòng)第四透鏡和成像透鏡104，而無需相對(duì)曝光表面移動(dòng)整套光路，由此可實(shí)現(xiàn)快速精密的聚焦控制，對(duì)加工工件表面的平整度要求大幅降低。優(yōu)選的，第三透鏡和第四透鏡的焦距不小于50mm，其物方和像方的視場(chǎng)角小于15度，此時(shí)調(diào)焦對(duì)曝光圖形質(zhì)量的影響進(jìn)一步減小。

在一優(yōu)選的實(shí)施例中，中繼鏡組為5倍縮小投影光路，實(shí)現(xiàn)微透鏡陣列103的尺寸與成像透鏡104的孔徑匹配。104的像方數(shù)值孔徑大于等于0.3，以利于獲得高分辨率的光刻圖形。第三透鏡的焦距為400mm，第四透鏡的焦距為80mm。第四透鏡的尺寸小重量輕，便于伺服聚焦。

進(jìn)一步地，還包括聚焦檢測(cè)光路，該聚焦檢測(cè)光路包括光電探測(cè)器206、第五透鏡207、第六透鏡208、檢測(cè)光源209和第二半透半反分光反射鏡210，光電探測(cè)器206位于第五透鏡207焦面，第五透鏡207的焦點(diǎn)和成像透鏡104的焦點(diǎn)處于共軛位置，檢測(cè)光源209發(fā)出平行光，經(jīng)過第二半透半反分光反射鏡210、第六透鏡208、第一半透半反分光反射鏡204、第四透鏡205和成像透鏡104到達(dá)加工工件表面。

該技術(shù)方案中，聚焦檢測(cè)光路采用焦點(diǎn)共軛原理。光電探測(cè)器位于第五透鏡焦面，最佳曝光表面位于成像透鏡104焦面，第五透鏡的焦點(diǎn)和成像透鏡104的焦點(diǎn)處于共軛位置。檢測(cè)光源發(fā)出平行光，經(jīng)過第二半透半反鏡、第六透鏡、第一半透半反鏡、第四透鏡和成像透鏡104到達(dá)加工工件表面。當(dāng)工件表面恰好位于成像透鏡104焦面時(shí)，檢測(cè)光被工件表面反射返回，并且在光電探測(cè)器表面聚焦。為了調(diào)焦機(jī)構(gòu)工作時(shí)能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)聚焦?fàn)顩r，第六透鏡必須與第四透鏡和成像透鏡104固聯(lián)(或者同時(shí)移動(dòng))。

在一優(yōu)選的實(shí)施例中，檢測(cè)光源采用紅光激光二極管，波長(zhǎng)為650nm，工件表面的感光材料對(duì)該波長(zhǎng)不敏感。光電探測(cè)器為面陣式CCD。

實(shí)施例2

結(jié)合圖5所示，本實(shí)施例在第1實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還包括第七透鏡301和切換裝置，在第一狀態(tài)，切換裝置帶動(dòng)前級(jí)鏡組和微透鏡陣列103整體302移動(dòng)至空間光調(diào)制器102和成像透鏡104之間的光路，在第二狀態(tài)，切換裝置帶動(dòng)第七透鏡301移動(dòng)至空間光調(diào)制器102和成像透鏡104之間的光路，同時(shí)將前級(jí)鏡組和微透鏡陣列103整體302移出。

該技術(shù)方案中，本方案可以實(shí)現(xiàn)干涉光刻和成像光刻的共用，使得一臺(tái)設(shè)備具有2種功能，并且可以實(shí)現(xiàn)干涉光刻圖像和成像光刻的圖形精確套準(zhǔn)，在印刷包裝、安全標(biāo)識(shí)和微納圖形制作等方面具有重要應(yīng)用。

結(jié)合圖6所示，將第一透鏡、第二透鏡和微透鏡陣列103從主光路中移開，而將第七透鏡移入，即可實(shí)現(xiàn)干涉光路切換為成像光路，此時(shí)第七透鏡和成像透鏡104組成投影成像主體光路，SLM位于第七透鏡的前焦面，曝光面位于成像透鏡104的后焦面，SLM被微縮成像至曝光面。第三透鏡和第四透鏡構(gòu)成中繼光路，不影響光路的工作原理。

第1應(yīng)用實(shí)施例

該實(shí)施例中，干涉圖案的紋理由SLM上開啟的圖塊的形狀和相對(duì)位置決定。以數(shù)字全息應(yīng)用為例：?jiǎn)未纹毓鈺r(shí)開啟兩個(gè)圖塊。典型地，兩個(gè)圖塊的位置相對(duì)光軸中心呈對(duì)稱分布，曝光圖案為周期性條紋。條紋的輪廓由圖塊的形狀決定。條紋的角度與兩個(gè)圖塊的連線方向一致。條紋的周期由圖塊位置決定。單個(gè)圖塊相對(duì)主光軸的偏離越多，其輸出光束的傾角越大，兩光束的夾角越大，最終干涉條紋的周期越小。結(jié)合圖7所示，(a)中兩個(gè)圖塊距離大，條紋周期大；(b)中兩個(gè)圖塊之間距離小，產(chǎn)生條紋周期小。

第2應(yīng)用實(shí)施例

該實(shí)施例中，基于對(duì)稱兩光束的干涉光場(chǎng)，采用多次曝光的疊加，可以生成任意曲面輪廓。根據(jù)信息光學(xué)理論，基于本案的光路結(jié)構(gòu)，其對(duì)稱兩光束的干涉光場(chǎng)的光強(qiáng)分布為余弦分布。根據(jù)傅立葉級(jí)數(shù)展開和疊加理論，采用多次曝光，并且設(shè)置各次曝光的周期和能量(可通過曝光時(shí)間設(shè)定)為特定數(shù)值，可以最終在光刻膠上累積獲得所特定分布的曝光劑量，顯影后即可獲得相應(yīng)的三維曲面結(jié)構(gòu)。

第3應(yīng)用實(shí)施例

基于非對(duì)稱兩光束的干涉光場(chǎng)，可獲得多種干涉條紋周期數(shù)值。

當(dāng)SLM上的兩個(gè)工作圖塊的位置相對(duì)光軸中心非對(duì)稱時(shí)，根據(jù)兩個(gè)圖塊的不同相對(duì)位置的排列組合，其輸出光場(chǎng)的干涉條紋的周期可獲得一系列數(shù)值，其取值數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于對(duì)稱兩光束的情形。這大幅提升了本專利對(duì)輸出圖形周期的調(diào)控能力。當(dāng)光刻膠的厚度較小時(shí)(例如1微米以下)，光刻圖形的槽型與理想的余弦分布接近，可應(yīng)用于數(shù)字全息和包裝防偽等應(yīng)用領(lǐng)域。

當(dāng)光刻膠的厚度較大時(shí)(例如2～10微米)，非對(duì)稱兩光束的干涉光場(chǎng)的傾斜傳播效應(yīng)開始明顯，其光場(chǎng)在不同深度的光強(qiáng)分布(圖8)和最終獲得的光柵槽型如圖9所示?？梢钥吹?，此時(shí)可獲得傾斜槽型的光柵，這可應(yīng)用于布拉格光柵等光電器件的制作，在激光器件、光電檢測(cè)和三維顯示(虛擬現(xiàn)實(shí))領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

第4應(yīng)用實(shí)施例

基于單光束，可以獲得傾斜槽型。

當(dāng)SLM上的采用1個(gè)工作圖塊，并且使其位置相對(duì)光軸中心偏移時(shí)，其輸出光場(chǎng)為傾斜的投影成像(圖10)。此時(shí)采用較厚(例如2～10微米)的光刻膠，可獲得傾斜的圖形，如圖11。此時(shí)槽型的側(cè)面具有閃耀的效果。結(jié)合不同槽型的傾斜角度，通過圖形設(shè)計(jì)，可是的最終的加工圖形具有浮雕立體效果，可用于三維顯示和包裝防偽等應(yīng)用領(lǐng)域。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語″包括″、″包含″或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句″包括一個(gè)......″限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請(qǐng)?jiān)淼那疤嵯?，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。