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Design, Analysis and Fabrication of Micro Optical Systems involving UV-Deep Lithography - with an Application in Atomic Physics
Liu, Xiyuan
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PDF
liu_xiyuan_dissertation.pdf
- Veröffentlichte Version
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URL:
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http://ub-madoc.bib.uni-mannheim.de/2139
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URN:
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urn:nbn:de:bsz:180-madoc-21393
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Dokumenttyp:
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Dissertation
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Erscheinungsjahr:
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2008
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Titel einer Zeitschrift oder einer Reihe:
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None
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Verlag:
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Universität Mannheim
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Gutachter:
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Brenner, Karl-Heinz
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Datum der mündl. Prüfung:
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17 Oktober 2008
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Sprache der Veröffentlichung:
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Englisch
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Einrichtung:
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Fakultät für Wirtschaftsinformatik und Wirtschaftsmathematik > Optoelektronik (Brenner 1999-2008)
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Fachgebiet:
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500 Naturwissenschaften
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Fachklassifikation:
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PACS:
42.50.Ct 42.15.Eq 42.25.Bs 42.30.Rx 42.82.Cr ,
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Normierte Schlagwörter (SWD):
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Photolithographie , Mikrooptik , Optikmodellierung , Atomphysik
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Freie Schlagwörter (Englisch):
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Optical Lithography , Micro-Optics , Optical System Design
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Abstract:
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Integrated free space optics is a widespread and important field in today's technology. This study outlines one application in atomic physics and quantum optics. Since optimized design requires the adequate mathematical treatment of light propagation in free space, this study deals with the various existing scalar methods of light propagation, including plane wave expansion, the Fresnel approximation, and ray-transfer matrices applied to geometrical optics and the ABCD-law for Gaussian beams. As do other scientific methods, these mathematical treatments have their own prerequisites. Consequently, the application scope of these methods is restricted. This thesis aims at relaxing some prerequisites for conventional methods and also at demonstrating new application aspects. Using a research project in atomic physics as an application example, this thesis is restricted to two main research fields: micro optics and deep lithography. The topic comprises a design tool for minimal optical systems, energy investigation in scalar fields, mask diffraction in thick absorbing resists with partially coherent illumination, a phase reconstruction method using the ambiguity function, lithographic fabrication of alignment structures for a fiber resonator, and fabrication of micro lenses using replication techniques.
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Übersetzter Titel:
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Entwurf, Analyse und Fertigung mikrooptischer Systeme unter Verwendung der UV-Tiefenlithografie - eine Anwendung in der Atomphysik
(Deutsch)
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Übersetzung des Abstracts:
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Integrierte Freiraum-Optik ist umfassend und auch bedeutend in der heutigen Technologie. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einer Anwendung in der Atomphysik und Quantenoptik. Da ein optimierter Entwurf eine adäquate mathematische Behandlung der Lichtausbreitung erfordert, beschäftigt sich diese Arbeit mit diversen skalaren Theorien für Lichtausbreitung. Dazu gehören die Zerlegung nach ebenen Wellen, die Fresnel-Näherung, sowie die Strahl-Transfermatrizen für geometrische Optik und das ABCD-Gesetz für Gauß-Strahlen. Wie alle anderen wissenschaftlichen Methoden haben die mathematischen Behandlungen auch ihre eigenen Anwendungsbedingungen. Ziel dieser Arbeit ist, die Anwendungsbedingungen zu erleichtern und folglich neue Anwendungsbereiche zu demonstrieren. Diese Arbeit hat zwei wesentliche Bestandteile: Mikrooptik und UV-Tiefenlithografie. Die Hauptthemen sind das Systemdesign durch minimale Matrixzerlegung, die Energieanalyse für skalare Felder, Lichtausbreitung in absorbierenden Medien mit teilkohärenter Beleuchtung, Phasenrekonstruktion mit Ambiguity-Funktion, lithografische Fertigung der Alignmentstrukturen für einen Faserresonator und die Abformung der Mikrolinsen.
(Deutsch)
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Zusätzliche Informationen:
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