光学系统的矢量场成像及其分辨率分析

“ 2006年中国光学学会学术会议论文摘要”

[摘要]: 随着偏振光照明的发展，除了常用的线偏振光和圆偏振光之外，最近还出现了方位角偏振光和径向偏振光. 利用这些偏振光照明光学系统，可以获得诸如高分辨率的优异特性. 另外，当光学系统的孔径角较大时（在物体侧可以是较大的孔径角，在像侧可以是较大的孔径角，或者两者都可以是较大的孔径角，例如100nm光刻物镜） ），偏振光照明（例如激光）光学系统，像平面上的场分布将失去圆对称性光学系统分辨率，并且在近轴条件下无法再通过公式计算分辨率. 而且，精确地知道光场分布的精细结构可以进一步改善光学系统的性能. 因此，为了考虑光的偏振和具有大孔径角的光学系统，必须使用光学系统的矢量场成像理论. 本文采用矢量傅里叶变换和稳态方法通过非球面光学系统建立位于光轴上任意位置的单位振幅点电场源（类似于惠更斯二次波源）的成像模型. 满足正弦条件. 研究了使用线性偏振光和圆偏振照明时，物体侧和像侧的孔径角对物体和像平面的横向分辨率的影响. 仿真计算表明，当物体表面的电场为线偏振光并使用电能密度检测器时，在物体侧孔径角较大，像侧孔径角较小的条件下，可以得到较高的物体. 获得平行于入射光偏振方向的平方分辨率；在大图像方孔径角和小物体方孔径角的条件下，垂直于入射光的偏振方向可以获得较高的图像方分辨率. 当物方的孔径角大时，即使像方的孔径角小，像场的分布也将失去圆对称性. 另外，研究表明，物侧的孔径角和像侧的孔径角对物镜和像面的分辨率有很大的影响，人们通常认为的物平面的分辨率仅取决于在物方的孔径角上，像平面分辨率仅取决于图像孔径角的观点是不同的. 最后，我们发现只要物方孔径角很小（不大于5°）并且像方孔径角小于20°，或者像方孔径角很小（不大于5°）小于5°）且物方孔径角小于25°时，可以使用不考虑光的近轴条件和矢量特性时获得的分辨率公式来计算光学系统的分辨率，否则，必须使用本文建立的严格矢量模型来计算光学系统的分辨率.

[作者单位]:

[分类号]: TH74

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