同质掩模法制作凸面闪耀光栅的研究

发布时间：2020-05-31 21:38

【摘要】：凸面光栅成像光谱仪是一种重要的观测仪器,具有高分辨率、高时效性、测量范围广等优点,目前已广泛应用于资源勘探、农业生产、科学研究、医疗卫生、军事侦查等领域,凸面闪耀光栅是该成像光谱仪的关键元件,通常凸面闪耀光栅的工作波段范围较窄,较难满足宽波段光谱仪的需求,采用凸面双闪耀光栅是拓宽工作波段的有效手段。本文围绕全息离子束刻蚀法制作凸面双闪耀光栅,进行了理论分析与工艺探究,主要包含了如下几个方面:首先介绍了凸面闪耀光栅制作方法与国内外研究现状,简单介绍了离子束刻蚀技术与Kaufman离子源,结合实验数据绘制了石英、光刻胶两种材料在Ar离子束与CHF3反应离子束中的刻蚀特性曲线,得到材料刻蚀速率与离子束入射角度的关系,为同质掩模的制作与闪耀光栅的刻蚀提供依据与指导。然后介绍了光栅衍射理论,重点理论分析了闪耀角与衍射效率的关系,并确定了凸面双闪耀光栅各区域内的闪耀角。接着针对传统全息离子束刻蚀技术中光刻胶掩模很难满足凸面双闪耀光栅的制作要求这一问题,提出同质掩模法制作凸面双闪耀光栅。分析了利用同质掩模时,闪耀角与离子束入射角的关系,为闪耀光栅的制作提供理论指导。最后,离子束刻蚀制作了6.5°、7°、11.3°、14.1°闪耀角的凸面闪耀光栅,验证了同质掩模情况下,闪耀角与离子束入射角之间的关系,并在此基础上制作了闪耀角分别为6.3°和17.3°,反闪耀角分别为66°和56°的凸面双闪耀光栅;测量了该光栅的一级相对衍射效率,并与理论值进行了对比分析。
【图文】：

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模法制作凸面闪耀光栅的研究第一章第一章绪论课题背景与意义光是一种电磁波，光的电磁辐射与物质相互作用产生的特征光谱波长与强度质材料进行定性或定量分析，这种分析技术叫做光谱分析技术[1]。成像光谱技术和光谱技术结合在一起，可以同时获取目标物体的空间信息和光谱信息分辨率、高时效性、测量范围广等优点。目前成像光谱仪已被广泛应用于大地质研究、海洋探测、农业生产、医疗卫生、食品安全等领域，同时也是宇天文观测、军事等领域中不可缺少的仪器装备[2-3]。

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（a）棱镜分光（b）光栅分光图 1.2 棱镜与光栅分光示意图光栅分光系统采用的光栅大致分为平面反射光栅、凹面反射光栅和凸面反射光栅三种类型，其中使用凸面反射光栅的 Offner 分光成像系统具有结构紧凑、光谱弯曲小和像质高等优点因而成为成像光谱仪分光系统的首选[7]。为提高成像光谱仪的分辨率，Offner 分光成像系统多采用衍射效率高的凸面闪耀光栅。因此，凸面闪耀光栅作为成像光谱仪的核心元件之一，受到国内外研究者们的广泛关注。通常凸面闪耀光栅的工作波段较窄，很难满足宽波段光谱仪的需求，凸面双闪耀光栅是拓展波段的有效手段。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH744.1

【参考文献】