基于偶氮聚合物光场吸收调制的超分辨微加工技术基础研究

超分辨和高效宽场加工是未来微纳加工技术的重要发展方向。本项目基于偶氮聚合物光场吸收调制特性，通过聚合物材料对紫外刻写光和可见调制光的吸收竞争和动态平衡，使微加工的特征尺寸突破衍射极限。项目拟利用涡旋光场和径向偏振光场的特殊光场特性，使用光场标量和矢量分析方法，以及空间光调制器等实验手段，重点从光强分布和偏振态角度，在理论和实验上深入研究偶氮聚合物光吸收调制的机理，探索减小微加工最小特征尺寸提高加工精度的方法。同时通过位相全息图的优化设计，利用空间光调制器在偶氮聚合物表面获得特定的二维调制光场分布，建立基于偶氮聚合物光场吸收调制超分辨二维宽场微加工的方法和系统。本项目的研究将为全面揭示偶氮聚合物光吸收调制的机理，推动基于该机理的新型超分辨微加工技术的应用奠定基础。

项目通过对光场与偶氮聚合物材料作用过程的研究和分析，阐明AMOL技术中偶氮聚合物光吸收调制的机理，探索提高加工精度的方法。在此基础上，采用无掩膜加工技术开展基于光吸收调制原理的超分辨宽场加工方法的研究。项目执行过程中，开展的主要研究内容包括：（1）建立了光场吸收调制效应的标量和矢量模型，开展偶氮聚合物光场吸收调制机理的理论和实验研究。分析光场参数对吸收调制效应的影响，及其对微加工精度的影响；建立了偶氮材料光场吸收调制特性实验系统。（2）以涡旋相位光束及柱矢量偏振光束为对象，开展了基于光场吸收调制效应超分辨加工技术研究。（3）开展基于光场吸收调制效应的二维微加工技术研究；探索利用光场成像技术实现光场吸收调制宽场微加工的方法。项目取得的代表性研究成果有：（1）建立了光场吸收调制效应的标量和矢量模型，阐明AMOL技术中偶氮聚合物光场吸收调制的机理，明确光场特性与微加工最小特征尺寸的关系，揭示了偏振态对光吸收调制效应的重要性，优化了光场分布。并首次提出了结合柱矢量偏振光场和吸收调制技术，利用远场光束调控方法实现超分辨的方法。（2）建立了基于偶氮聚合物的微加工实验系统，并初步实现了周期微结构的加工。提出基于光场成像技术的无掩模微加工方法，并结合光吸收调制微加工技术，建立了光场成像技术的空间光场分布特性表征模型。