专利摘要

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。

权利要求

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透镜的面型；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*1/2^N-1，3mπ*1/2^N-1…(2^N-1)mπ*1/2^N-1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^N-1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/2^N-1到3mπ*1/2^N-1、…(2^N-1-2)mπ*1/2^N-1到(2^N-1-1)mπ*1/2^N-1，(2^N-2)mπ*1/2^N-1到(2^N-1)mπ*1/2^N-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

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

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。

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

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。

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：

步骤一：取一块长方体玻璃板；

步骤二：确定谐衍射Alvarez透镜的面型；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)m π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)m π，(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*1/2^N-1，3mπ*1/2^N-1…(2^N -1)mπ*1/2^N-1的相位处标记出来,当谐衍射Alvarez透镜的表面面形高于(m π*1/2^N-1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/2^N-1到3mπ*1/2^N-1、…(2^N-1-2)mπ*1/2^N-1到(2^N-1-1)mπ*1/2^N-1， (2^N-2)mπ*1/2^N-1到(2^N-1)mπ*1/2^N-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。

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。

附图说明

图1是实施例提供的Alvarez透镜组的结构示意图；

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；

图4是实例提供的掩模放置位置示意图；

具体实施方式

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。

本发明一种二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统，

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：

式中λ是入射光波长，a_nm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a_nm，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

N＝2^m (3-2)

式中m——二元量化水平，即二元掩模(Mask)数；N——量化的台阶数。

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％。

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：

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

二元光学元件重建的衍射波面精度可用下式表示

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。

实施例

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。

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。

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。

一种光刻二元谐衍射Alvarez透镜变焦系统的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。