Формирование световых пучков нового типа и их примнение в лазерных технологиях для неразрушающего контроля материалов, промышленных изделий и биологических объектов : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель А. С. Рудницкий

Abstract

Объектом исследования является теоретические модели преобразования волновых полей в технологических процессах микро- и наноэлектроники и дифракционной оптики. Цель работы – разработка оптических методов формирования и преобразования волновых полей в технологических процессах микро- и наноэлектроники и дифракционной оптики для повышения качества изделий электроники и оптики. Основными методами исследований являются: метод эквивалентных направлений, метод частичных областей, метод минимальных автономных блоков. В результате на основе строгого решения задачи дифракции электромагнитной волны на щели в непрозрачном экране разработана упрощенная модель многоволновой засветки фоторезиста в контактной фотолитографии, в которой для оценки распределения плотности энергии электрического поля внутри и на поверхности фоторезиста введены эффективные интегральные параметры. Решена задача оптимизации схемы засветки по заданным параметрам качества изображения. Показано, что применение трехволновой экспозиции позволяет заметно улучшить качество изображения щели при углах падения боковых волн от 10 до 20°. Разработан способ гомогенизации структурно неоднородных материалов, в основе которого лежит использование усредненных матриц рассеяния и программ, реализующих метод минимальных автономных блоков (МАБ). Разработанная на его основе методика применена к задаче распространения электромагнитных волн в периодических структурах с резонансными включениями. Проанализированы возможности реализации на основе таких структур композитов и метаматериалов с анизотропными свойствами и устройств микроволнового диапазона. Исследовано взаимодействие электромагнитного поля с плоским слоем метаматериала с малыми значениями диэлектрической и магнитной проницаемостей. Установлено, что плоский слой из такого метаматериала может использоваться в качестве высокоэффективного фильтра волновых пучков. На основе метода минимальных автономных блоков построена вычислительная модель взаимодействия оптического излучения с метаматериалами, композитами. Показана возможность использования систем частиц в качестве трафаретов для формирования засветки заданной топологии в фотолитографических технологиях. Разработана методика формирования микро- и нано структурированных полей, в которой используется свойство калейдоскопических элементов и структур делить падающий волновой пучок на несколько пучков. Разработан алгоритм определения области локализации и исследована структура интерференционных картин. Показано, что существует калейдоскопические структуры, интерференционная картина в которых складывается из бегущих волн и возможно образование оптических вихрей. Изготовлены экспериментальные образцы поворотных оптических элементов калейдоскопического типа и исследованы их характеристики.