国家重大科仪设备研制专项“1.5米扫描干涉场曝光系统”通过验收

重大建设项目档案验收办法为加强重大建设项目档案管理工作，确保重大建设项目档案的完整、准确、系统和安全。财政部统一组织指导重大专项的项目(课题)财务验收工作，并负责对财务验收工作进行监督检查。

根据政府采购有关规定，组织确定会计师事务所。根据有关规定对牵头单位组织开展的财务验收工作及其结果，组织开展财务验收抽查工作。牵头单位负责相应重大专项项目(课题)财务验收的组织管理工作。牵头单位财务部门会同专项实施管理办公室具体负责组织财务验收工作。验收工作可以通过组织财务验收专家组和按规定委托会计师事务所等专业机构进行。

2020年8月下旬，国家自然科学基金国家重大科研仪器设备研制专项“1.5米扫描干涉场曝光系统”接受了专家组的项目验收。验收专家组对仪器技术指标进行了现场实地考察和仪器测试,对项目技术文件档案及归档情况、相关账务报告等进行了审核。经质询和讨论，一致同意项目通过验收。 该项目通过了技术档案和财务验收工作。

专项研制的仪器设备包括一台1.5米扫描干涉场曝光系统及四台制作全息光栅所需的辅助工艺设备。该项目主要面向高能拍瓦激光输出技术、激光惯性约束核聚变研究及高端光刻机产业等战略高科技领域对大面积全息光栅的迫切需求，研制了1.5米扫描干涉场曝光系统，其目标是具备以步进扫描多线曝光方式制作500mm×1500mm全息光栅的能力。

经过7年的攻关，项目组通过解决和突破长程重载工作台超精密定位、曝光干涉场超精密测量及相位锁定等十几项基础问题和关键技术，研制出了拥有制作最大面积650mm×1700mm单体无拼缝全息光栅能力的扫描干涉场曝光系统。

该项目的顺利实施与验收，标志着我国具备了独立制作米级单体无拼缝全息光栅的能力，打破了由国外长期垄断的局面，对高能激光、可控核聚变、高端光刻等领域的技术与产业推进具有重大的战略意义。

在扫描干涉场曝光系统中,曝光光斑尺寸对干涉条纹的拼接精度,光栅制作效率以及制作出光栅的质量有着十分重要的影响。为获取合理的曝光光斑尺寸,本文根据高斯光束的传输规律以及扫描拼接数学模型,通过数值模拟的方法,系统的讨论了曝光光斑尺寸对干涉条纹非线性误差、刻线拼接误差与曝光对比度等关键参数的影响。

该项目拟通过干涉场步进扫描曝光方式，获得具有国际先进水平的大面积高精度全息光栅，进而满足深空探测、激光惯性约束核聚变等科学研究对特种光栅的战略需求。项目将突破精密光机结构加工、测量及系统装调技术，干涉场测量及相位锁定技术，关键环境控制技术等多项关键技术。

扫描干涉场曝光系统干涉条纹测量与调整方法

系统的基本工作原理为两束小尺寸的高斯光束在光栅基底表面形成干涉场，光栅基底置于二维工作台上随之进行二维运动，从而曝光得到大尺寸的全息光栅。扫描干涉场曝光系统本质上是通过动态扫描、步进拼接的方式曝光拼接得到全息光栅，干涉场中的干涉条纹的形态会以能量积分的形式记录至光刻胶上，干涉条纹的形态会直接或间接影响全息曝光对比度及刻线误差。扫描干涉场曝光系统中干涉条纹方向与扫描方向之间的夹角对扫描曝光对比度的影响，于基准光栅的干涉条纹方向调整方法。

扫描干涉场曝光系统中干涉条纹周期精确测量方法

扫描干涉场曝光系统中的干涉条纹周期是相位锁定系统的重要参数,为精确测量干涉条纹周期,根据扫描干涉场曝光系统的特点提出了分束棱镜移动测量干涉条纹周期的方法,根据高斯光束传播理论,分析了该方法的理论误差;提出了周期计数法对周期测量数据进行计算。为降低对系统二维工作台运行及稳定精度的要求,提出了小行程高精度位移台辅助测量周期的方法,并进行了相关实验验证。

结果表明:小行程位移台辅助周期测量方法在原理上可行,对于干涉条纹线密度1800 line/mm的系统参数,小行程位移台辅助周期测量的重复性可达到1.08×10-5(σ值),曝光实验的实测值与理论模型之间一致性较好,验证了该周期测量方法的可行性。

扫描干涉场曝光光束自动对准及其收敛性分析

光束自动对准技术是扫描干涉场曝光系统中的关键技术之一,两曝光光束位置与角度的重合程度直接影响所制作光栅掩模的槽型质量。针对光束对准过程中光束调整的两个运动维度之间存在相互耦合的情况,推导了存在耦合时对准算法的收敛条件,并分析了光路中反射镜与解耦平面之间存在的装调误差对对准性能的影响。

分析得出,装调误差降低了光束对准系统性能,甚至导致对准算法发散,通过调节光路中反射镜M_2和解耦平面的距离L_2与反射镜M_1和解耦平面的距离L_1的比值L_2/L_1可以优化系统的收敛性能。实验结果表明,当L_2/L_1较大时对准系统调节性能较差,收敛速率较低;当L_2/L_1较小时光束对准系统可以快速地收敛到目标位置,有效地对光束进行对准调节。推导证明与模拟分析可为光束对准系统以及整个曝光光路的设计提供理论指导。

新闻\图片来源：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

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