多路并行激光直写光栅装置

高精度的光栅是微纳光学的关键器件，在天文卫星摄谱仪、光通讯以及激光聚变工程等领域有重要的国家需求，国家关于大面积、高精度光栅的研制任务，然而无论是采用传统方法诸如机械刻划还是全息曝光的方式，都无法有效突破大面积光栅研制的瓶颈。.本项目的目标是将达曼光栅引入到传统的单光路激光直写系统中，通过设计合理的滤波装置和转接光学系统，实现高精度的激光多路并行激光直写。.这套装置包括激光器，达曼光栅，高频率调制声光调制器，自聚焦模块，高数值孔径显微物镜以及高精度移动平台等，通过计算机控制声光调制器和高精度平台，采用单个显微物镜，实现多路并行直写，再通过干法刻蚀装置，加工大面积、高精度光栅。本项目主要解决这套装置的大面积光栅研制中的关键基础性科学技术问题，使我国在微纳光学，纳米光刻等研究领域取得突破性进展，推动相关产业的发展。

高质量、大尺寸光栅是我们国家大型激光工程的关键器件，由于光栅价格昂贵，且西方发达国家对我国实施禁运，所需的光栅只能依靠自主开发。传统全息技术的主要困难在于制造大尺寸透镜，大功率单模适用于全息的激光器也是一个限制因素；机械刻划光栅时间长、损耗大，因此，全息曝光技术和机械刻划不是大光栅制造的发展方向，激光直写技术成为解决此难题有前途的途径。美国MIT提出了双光束曝光的技术方案，但这个方案缺点为光束高斯分布，对准拼接要求高，研制难度极大。. 本项目发明了基于达曼光栅的多路并行直写技术，将达曼光栅引入到激光直写系统中，大幅度地提高了激光直写的效率，还可以降低平台扭曲和偏摆误差的影响，同时采用了自聚焦技术，使得透镜焦点始终锁定在光栅面上，这有效地降低了对光学表面平整度的要求，提高了激光直写的速度。. 本项目发表SCI 论文28 篇，申请发明专利18 项，国际会议论文17 篇。课题组成员余俊杰博士获得2013 年度中国科学院优秀博士学位论文，项目负责人获2013 年度中国科学院“优秀研究生指导教师”奖。