Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ИМ. А.В. РЖАНОВА
Сибирского отделения Российской академии наук
НОВОСТИ
26.06.13
Субволновая фокусировка света

В настоящее время процесс производства микросхем достиг линейного разрешения литографического оборудования 22 нанометра. Элементы микросхемы формируются путём экспонирования маски светом с длиной волны 193 нм (ArF лазер) с применением иммерсионной оптики и сложных фазовых масок. Для дальнейшего увеличения разрешения большой интерес представляет развитие субволновой оптики, в котором ключевую роль будет играть управление ближним полем.

Оптическая микроскопия сверхвысокого разрешения и использование плазмонных элементов не позволяют непосредственно контролировать компоненты ближнего поля. В журнале Nature описан метод субволновой фокусировки с помощью подстройки волнового фронта падающей волны. Для этого был использован тонкий слой краски со случайно расположенными наночастицами. Обычная оптика позволяет контролировать только распространяющиеся дальнепольные компоненты, что дифракционно ограничивает пространственный фокус λ/2 (Рис. 2b).

При распространении света через плотную среду каждый акт рассеяния переводит исходный волновой вектор k в многочисленные различные значения k на выходе, которые содержат как дальне- так и ближнепольные компоненты. Распределение волновых векторов на выходе из среды оказывается случайным (Рис. 2c). Оптимизируя волновой фронт падающей волны с помощью фазовой маски, можно добиться фазовой подстройки волновых векторов ближнепольных компонент рассеянного света и, соответственно, субволновой фокусировки на исследуемом объекте (Рис. 2d).

В эксперименте 729 входных каналов были оптимизированы с использованием пространственной модуляции света и одновременным контролем выходного сигнала ближнепольной оптической микроскопией. Предложенный метод позволил добиться фокусировки λ/3.88 для длины волны лазера 632.8 нм. Описанная схема может найти применения в областях нанолитографии, наноэлектроники и нанофотоники.  А.А.Лямкина

Рис. 1. Рассеяние света на наночастицах: спеклы наблюдаются с использованием обычной оптики и с использованием ближнепольной оптической микроскопии. В последнем случае достигается субволновое разрешение.


Рис. 2. Принцип ближнеполной оптической микроскопии рассеянного излучения.