摘要：为了满足半导体缺陷检测系统对成像系统高分辨的要求,依据系统的特点和设计指标,设计了一种近紫外-可见光大数值孔径折反式物镜。在近紫外-可见光波段对光学玻璃材料的色散特性进行分析,通过二级光谱理论计算,选择合适的玻璃材料,对光学系统的二级光谱进行了校正。该物镜使用11片球面透镜,结构紧凑。设计出一套光谱范围为360~520 nm、数值孔径为0.9、焦距为5.65 mm、视场大小为0.8 mm、工作距离为0.8 mm的物镜,采用无限远共轭折反式结构。设计结果表明:该物镜的MTF较好,全视场波像差小于0.09λ(λ=632.8 nm),各种几何像差均得到了较好的校正,满足复消色差条件,并且结构简单,具有较长的工作距离,为实际的生产装配和应用提供了便利。

摘要：在纳米激光直写加工系统中,显微物镜是其中的关键部件,行业发展的趋势是在大数值孔径(NA)下具有更大的物方视场,并且能适应双光子聚合(Two-photon polymerization,TPP)胶折射率的变化。对比当前TPP效应研究所用显微物镜的指标,挖掘了物方视场、NA和镜片数的关系,并提出物镜的合成敏感度指标(Synthetic sensitivity index,Iss)。结合Iss设计了一款波段为500~800 nm、NA大于1.3、物方视场为1.0 mm的显微物镜。该物镜的设计结果为,调制传递函数曲线接近衍射极限,波像差均方根小于0.07λ,以内调焦方式来适应TPP胶折射率的变化。公差分析表明该设计结果具有可行性。

摘要：本文针对大数值孔径衍射透镜工艺制作难的问题，以菲涅耳衍射透镜为例，研究了相位匹配原理并提出了一种优化设计二元大数值孔径衍射透镜的方法．在菲涅耳衍射透镜原理的基础上，确定了优化设计多相位台阶衍射透镜的结构参数，并给出了一个设计实例，最后对结果元件的衍射效率进行了分析与讨论．

摘要：大数值孔径光学系统表面光线的入射角较大,会导致薄膜的偏振分离,诱发偏振像差,影响光学系统的聚焦特性.本文利用矢量光衍射理论,建立了光学薄膜各参量与光学系统聚焦光场的模型.利用该模型分析了线偏振光入射时,光学薄膜对光学系统聚焦光斑的扰动.在此基础上,探讨了应用了不同约束条件下得到的光学薄膜对最终聚焦光场的影响,确定了减小薄膜扰动光学系统光斑的设计方法,即额外添加透射率差和位相差的约束条件,并且适当增加位相差约束的权重.利用该方法优化设计的薄膜,相比于普通减反膜而言,对系统聚焦光场中心强度的提升可达约12.5%.

摘要：设计了一种大数值孔径、高分辨率的环形视场极紫外光刻物镜。以环形视场两镜系统的设计理论为基础,推导了相关参数的计算公式;并由此推广到六反射镜系统。该系统采用六枚非球面反射镜,利用环形视场避开普通反射系统的中心遮拦,并通过对分辨率的计算,实现了NA=0.3的大数值孔径。各视场的残余波像差的均方根半径RMS均小于0.02λ,相对畸变小于1%,在线视场220 mm处的传递函数达到衍射极限,可实现22 nm及以下节点的光刻技术。

摘要：为了实现轻量化的大数值孔径红外透镜,基于模式耦合理论,建立了金属薄膜上方形孔对入射光场相位调制与方孔边长尺寸、深度的关系,在此基础上,提出了一种可实现大数值孔径的亚波长金属结构薄膜透镜。采用数值模拟方法对此透镜的聚焦特性进行了模拟仿真,结果表明:对于10.6μm的入射波长,口径尺寸为300μm的透镜可实现半高全宽仅为4μm的聚焦光斑,其等效的数值孔径高达3.3,充分证明了这类透镜在实现大数值孔径方面的优势,为设计轻量化的高分辨红外光学元件提供了新的方法。

摘要：本文以菲涅耳衍射透镜的设计为例 ,在单位周期内的相位台阶数与最小特征尺寸之间关系的基础上 ,提出了减小元件边缘单位周期内的台阶数 ,以增大最小特征尺寸的一种新的设计大数值孔径衍射元件的优化设计方法。并对衍射效率进行了讨论。确定了多台阶衍射透镜优化设计的结构参数。最后给出了设计实例 ,与深浮雕法和相位匹配法比较 ,本方法设计的元件仅需套刻 3次 ,而衍射效率的理论值达5 5 .4 % ,是一种有效的优化方法。

摘要：非球面柱面微透镜是一种重要的微光学元件,具有激光准直、聚焦、匀化等功能,在激光通信、光纤传感、激光雷达测距、激光泵浦等系统中具有广泛的应用。为了减小光电系统的体积、提升光纤性能,增大透镜数值孔径是一种常用的解决方案。提出采用折射率更大的硅作为低折射率石英基底的替代材料,使得微透镜在相同体积下数值孔径大幅提升,同时可以降低加工量从而提升制备效率。针对传统石英微透镜的制备方法不再适用硅基微透镜的问题,提出基于掩模移动曝光方法制备光刻胶非球面图案,使用多次涂胶和循环曝光方法,分别解决厚胶涂覆均匀性差及曝光掩模痕迹明显等问题,最终利用等离子体刻蚀技术进行图案转移传递,从而实现微透镜的制备。以数值孔径2.9的硅基非球面柱面透镜阵列为例开展实际制备工艺实验,所制备的微透镜列阵面型精度PV为0.766μm,表面粗糙度Ra为3.4 nm,表面光洁与设计值符合较好,验证了制备方法的可行性。该方法有望促进非球面柱面微透镜列阵在紧凑化红外光电系统中的大规模应用。

摘要：针对癌细胞突变基因诱导荧光信号弱、光谱覆盖范围宽、现有显微镜不能检测等局限,本文设计了光谱波段为450~800nm、数值孔径为0.95的荧光显微物镜。物镜采用++-结构,因宽光谱、大数值孔径像差校正难度大、透镜片数多、装调困难,前组设置成敏感组分,承载物镜装调的调校功能,承担90%以上光焦度;中间组为弱光焦度组分,用于校正大数值孔径下的二级光谱,显著降低了二级光谱校正元件的加工难度;后组为负光焦度组分,用于平像场和增大物镜的工作距离。物镜的设计参数为:总长58mm、工作距0.21mm、视场0.625mm、倍率40×、数值孔径0.95,结果表明:其像质接近衍射极限,畸变小于0.2%,满足多种癌细胞突变基因的弱信号生物监测设计要求。