微纳光电子练习题
激光器的光刻与微纳加工技术考核试卷

标准答案
一、单项选择题
1. A
2. D
3. C
4. B
5. C
6. B
7. A
8. A
9. C
10. A
11. B
12. C
13. A
14. B
15. B
16. A
17. C
1.激光器的基本原理是()。
A.激光放大
B.振动放大
C.光放大
D.辐射放大
2.光刻技术中,用于控制光束形状的装置是()。
A.光刻机
B.镜头
C.光栅
D.光刻胶
3.微纳加工中,用于去除材料的方法是()。
A.溶解
B.化学气相沉积
C.激光刻蚀
D.机械研磨
4.光刻胶的感光性主要由其()决定。
A.红外吸收
B.紫外吸收
11.微纳加工中,电镀技术可以实现高精度图案的沉积。()
12.光刻胶的溶解度越高,其耐温性越好。()
13.激光器的输出光束稳定性越好,光束发散角越小。()
14.光刻过程中,光束的偏振状态对图案的完整性没有影响。()
15.激光器的泵浦源功率越高,输出光束的强度越强。()
16.微纳加工中,化学机械抛光技术可以去除材料表面的微小凹凸不平。()
D.机械研磨
18.光刻胶的溶解度主要影响其()。
A.感光速度
B.分辨率
C.耐温性
D.曝光速度
19.激光器的输出频率主要由()决定。
A.激光介质
B.激光增益介质
C.激光谐振腔
D.激光泵浦源
(完整版)光电子技术题目与答案

(完整版)光电子技术题目与答案1) 色温是指在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度2) 自发跃迁是指处于高能级的粒子自发地跃迁到低能级上。
受激跃迁是指由于外界辐射场作用而产生的粒子能级间的跃迁。
3) 受激辐射下光谱线展宽的类型分为均匀展宽和非均匀展宽,其中均匀展宽有自然展宽、碰撞展宽、热振动展宽,非均匀展宽有多普勒展宽、残余应力展宽。
4) 常见的固体激光器有红宝石激光器、钕激光器、钛宝石激光器(写出两种),常见的气体激光器有He-Ne激光器、Ar激光器、CO2激光器(写出两种)。
5) 光是一种以光速运动的光子流,光子和其它基本粒子一样,具有能量、动量和质量;其静止质量为零。
6) 激光与普通光源相比具有如下明显的特点:方向性好、单色性好、相干性好、强度大7) 简述光子的基本特性。
答:1、光子能量E与光波频率v对应:E=hv2、光子具有运动质量m,m=E/c2=hv/c23、光子的动量与单色平面波矢对应:P=?k4、光子具有两种可能的独立偏振状态,对应于光波场的两个独立偏振方向5、光子具有自旋性,并且自旋量子数为整数1)声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点按声波规律在平衡位置振动,按照声波频率的高低以及声波和光波作用的长度不同,声光相互作用可以分为拉曼-纳斯衍射,布喇格衍射两种类型。
2) 磁光效应是指外加磁场作用所引起的材料光学各项异性,法拉第磁光效应的规律(1)对于给定的介质,光振动面的旋转角与样品的长度和外加的磁感应强度成正比(2)光的传播方向反转时,法拉第旋转的左右方向互换。
3) 电致折射率变化是指晶体介质的介电系数与晶体中的电荷分布有关,当晶体被施加电场后,将引起束缚电荷的重新分布,并导致离子晶格的微小型变,从而引起介电系数的变化,并最终导致晶体折射率变化的现象。
4) 光纤色散的主要危害是使脉冲信号展宽,限制了光纤的宽带或传输容量,多模光纤的色散主要有模色散、材料色散、波导色散1)光束调制按其调制的性质可分为调幅,调频,调相,强度调制。
微电子技术基础知识单选题100道及答案解析

微电子技术基础知识单选题100道及答案解析1. 微电子技术的核心是()A. 集成电路B. 晶体管C. 电子管D. 激光技术答案:A解析:集成电路是微电子技术的核心。
2. 以下哪种材料常用于微电子器件的制造()A. 钢铁B. 塑料C. 硅D. 木材答案:C解析:硅是微电子器件制造中常用的半导体材料。
3. 微电子技术中,芯片制造工艺的精度通常用()来衡量。
A. 纳米B. 微米C. 毫米D. 厘米答案:A解析:芯片制造工艺精度通常用纳米来衡量。
4. 集成电路中,基本的逻辑门包括()A. 与门、或门、非门B. 加法门、减法门C. 乘法门、除法门D. 以上都不对答案:A解析:与门、或门、非门是集成电路中的基本逻辑门。
5. 微电子技术的发展使得计算机的体积越来越()A. 大B. 小C. 不变D. 随机答案:B解析:微电子技术进步使计算机体积逐渐变小。
6. 以下哪个不是微电子技术的应用领域()A. 航空航天B. 农业种植C. 通信D. 医疗答案:B解析:农业种植通常较少直接应用微电子技术。
7. 在微电子制造中,光刻技术的作用是()A. 刻蚀电路B. 沉积材料C. 图案转移D. 检测缺陷答案:C解析:光刻技术主要用于图案转移。
8. 微电子封装技术的主要目的是()A. 保护芯片B. 提高性能C. 便于连接D. 以上都是答案:D解析:微电子封装技术能保护芯片、提高性能并便于连接。
9. 摩尔定律指出,集成电路上可容纳的晶体管数目约每隔()翻一番。
A. 18 个月B. 2 年C. 5 年D. 10 年答案:A解析:摩尔定律表明约每隔18 个月集成电路上晶体管数目翻番。
10. 微电子技术中的掺杂工艺是为了改变半导体的()A. 电阻B. 电容C. 电导D. 电感答案:C解析:掺杂改变半导体的电导特性。
11. 以下哪种设备常用于微电子制造中的检测()A. 显微镜B. 示波器C. 扫描仪D. 电子显微镜答案:D解析:电子显微镜常用于微电子制造中的检测。
光电子器件的光学微波光子学考核试卷

18.以下哪种现象在光电子器件中的波导结构中可能出现?()
A.耦合损耗
B.微波干涉
C.光的偏振
D.光的衍射
19.在光电子器件中,以下哪种结构可以实现光信号的延迟?()
A.光栅
B.光纤
C.延迟线
D.波束分束器
20.关于微波光子学,以下哪项描述是错误的?()
A.硅
B.硅光子学材料
C.铜导线
D.铁磁材料
16.在光电子器件中,以下哪个参数可以衡量光波导的色散特性?()
A.插入损耗
B.带宽
C.色散
D.线性度
17.关于光电子器件中的光开关,以下哪项描述是正确的?()
A.光开关无法实现光信号的快速切换
B.光开关的插入损耗与开关速度无关
C.光开关可以实现光信号在不同波导之间的切换
2.微波光子学在光电子器件中有哪些应用?请结合实际例子,阐述微波光子学在光电子器件发展中的重要性。
3.请比较光子集成电路(PIC)与传统的电子集成电路在制造工艺、性能特点和应用领域方面的异同。
4.光波导的色散特性对光电子器件的性能有何影响?请从理论和实际应用两个方面进行说明。
标准答案
一、单项选择题
1. B
A. PIC是利用半导体工艺在硅片上制作的光电子器件
B. PIC只能实现光信号的传输,无法进行信号处理
C. PIC的尺寸大于传统的电子集成电路
D. PIC与传统的电子集成电路无关
10.在光电子器件中,以下哪种结构可以实现光信号的放大?()
A.光栅
B.光纤
C.放大器
D.波束分束器
11.关于光电子器件中的光纤,以下哪项描述是正确的?()
光电子技术练习题1

光电子技术复习题一、选择题(每题1分,共10分)1、某单色光频率为3×1014Hz ,该单色光在水中(n=1.33)的速度和波长为( )A 2.26×108m/s 900nmB 2.26×108m/s 1000nmC 3×108m/s 1000nmD 2.26×108m/s 750nm2、某星球的辐射出射度的峰值波长为400nm ,试估算该星球表明的温度 ( )A 7560KB 7245KC 7420KD 7110K3、( )是激光产生的最重要机理。
A 自发辐射B 受激吸收C 受激发射D 无辐射跃迁4、红宝石激光器利用( )作为泵浦源。
A 氙灯B 碘钨灯C 钠等金属蒸气D 氪灯5、声光调制的物理基础为( )A 声光效应B 电光效应C 光电效应D 霍尔效应6 已知波长为λ的光入射到KDP 晶体,则对应KDP 晶体的半波电压为( ) A 63202γλn B λγ63202n C 63302γλn D 63204γλn 7、光纤长距离通信中传播信息光的波长为( ),在接收端光电二极管所使用的材料为( )A 1550nm, SiB 850nm, SiC 1550nm, InGsAsPD 1550nm, InGsAs8、某阶跃光纤: n 1=1.490, n 2=1.480,则光纤的临界传播角(critical propagation angle )αc =( )A 83.36oB 6.64oC 80.15oD 9.85o9、某平板介质波导:2a=10μm, n 1=1.480, n 2=1.470,则该波导的截止波长λc 为( )A 2.187μmB 3.001μmC 3.435μmD 3.545μm10、已知某平板介质波导:2a=80μm, n 1=1.490, n 2=1.470, 入射光波长为λ=1μm ,在该波导中存在的模式数为( )A 38B 1869C 1870D 39二、名词解释(每题3分,共15分)1、光子简并2、调制3、脉冲编码调制4、二次调制5、波导色散三、简答题(共45分)1、简述激光产生的条件。
光电子技术试卷题及答案

光电子技术试题一、选择题(12分,2分/题)1、光电子技术主要应用在(A、B、C、D)A.激光加工B. 光纤通信C. 光电调制D. 光电探测2、描述时间相干性的等效物理量是(A、B、C)A. 相干时间B. 相干长度C. 谱线宽度D. 简并度3、按照调制方式分类,光调制可以分为(B、C、D)等,所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。
A. 位移调制B. 位相调制C. 强度调制D. 角度调制4、掺杂型探测器是由(D)之间的电子-空穴对复合产生的,激励过程是使半导体中的载流子从平衡状态激发到非平衡状态的激发态。
A.禁带B.分子C.粒子D.能带二、判断题(8分,2分/题)5、任意一种朗伯体的辐射亮度都是均匀的,与辐射的方向角没有关系。
(∨)6、KDP晶体沿Z(主)轴加电场时,由双轴晶变成了单轴晶体。
(×)7、布拉格型声光调制器只限于低频工作,同时具有有限的带宽。
(×)8、当光辐射照在某些材料的表面上时,若入射光的光子能量足够大,就能使材料的电子逸出表面,向外发射出电子,这种现象叫内光电效应或光电子发射效应。
(∨)三、填空题(9分,3分/题)9、红外线,它是一种人眼看不见的光线,但实际上它与其他任何光线一样,也是一种客观存在的物质。
任何物质,只要它的温度高于__ O K __,就会有红外线向周围空间辐射。
10、磁光效应包括法拉第旋转效应、克尔效应和磁双折射效应等。
其中最主要的是法拉第旋转效应,它使一束线偏振光在外加磁场作用下的介质中传播时,其偏振方向发生旋转。
11、光照增强的同时,载流子浓度不断的增加,同时光敏电阻的温度也在升高,从而导致载流子运动加剧,因此复合几率也增大,光电流呈饱和趋势。
四、简答题(45分,15分/题)12、何为大气窗口,试分析光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素。
答:对某些特定的波长,大气呈现出极为强烈的吸收。
光波几乎无法通过。
根据大气的这种选择吸收特性,一般把近红外区分成八个区段,将透过率较高的波段称为大气窗口。
光电子技术基础模拟试题3篇
光电子技术基础模拟试题3篇光电子技术基础模拟试题11. 可见光的波长范围是。
波长540nm对应于色。
2. 在几何光学中,把光线抽象成。
它的方向光线的传播方向即光能量的传播方向。
1865 年麦克斯韦在总结前人工作的基础上,提出完整的电磁场理论,他的主要贡献是提出了“有旋电场”和“位移电流”两个假设,从而预言了电磁波的存在,并计算出真空中电磁波的速度是任何随时间变化的电场,将在周围空间产生变化的磁场,任何随时间变化的磁场,将在周围空间产生变化的电场,变化的电场和磁场之间相互联系,相互激发,并且以一定速度向周围空间传播。
所以电磁波是横波,E、H和传播方向符合法则。
3. 如右图,带测光入射偏振片P,P以入射光为轴心顺时钟旋转,如I变,有消光,待测光是,如I变,无消光,待测光是,如I不变,待测光是。
4. 光在各向异性晶体中会产生双折射现象,入射光将分为o光和e光。
以下说法正确的`有:(1)o光和e光在晶体中的传播速度相同;(2)o光在晶体中各方向的传播速度都不同;(3) e光在晶体中的传播速度随方向而改变。
(4)e光遵从反射和折射定律。
(5)e光折射线一定不在入射面内。
5. 线偏振光入射四分之一波片,如图所示,线偏振光P与光轴夹角为45度时,出射光是圆偏振光;夹角与0或90度时,出射光是线偏振光。
6. 如果将点辐射源置于各向同性、均匀介质中,该辐射体向所有放心发射的总辐射通量为Qe ,则该点辐射体在各个方向的辐射强度Ie是常量,Qe与Ie的关系有540×1012Hz的单色辐射,若在一给定方向上的辐射强度为1/683 W/sr,则该光源在该方向上的发光强度为。
7. 人的视觉与光的波长有关,称为光感的光谱灵敏度。
明亮时视网膜细胞工作,最大相对灵敏度在波长为的光处,此时视网膜有颜色感。
昏暗时视网膜细胞工作,最大相对灵敏度移到处,此时光谱的色感觉消失了,只有亮度感,但其灵敏度很高,在昏暗的条件下,也能辨别物体。
光电子技术试题及答案
光电子技术试题及答案光电子技术试题及答案一、选择题1、电磁波具有的性质有( ) A. 电场、磁场和波的传播方向满足右手定则 B. 具有偏振 C. 电场和磁场相位同步D. 电场与磁场存在相互依存关系2、图像通信系统主要由图像输入设备、( )等组成。
A. 编码器 B. 调制器 C. 信道 D. 显示终端3、在光线作用下,半导体的电导率增加的现象属于( ) A. 外光电效应 B. 内光电效应 C. 光电发射 D. 光导效应4、厨房宜采用哪种形式的火灾报警探测器 ( ) A. 感温探测器 B. 火焰探测器 C. 感烟探测器 D. 离子感烟探测器5、成像转换过程需要研究的有( ) A. 能量 B. 成像特性 C. 噪声 D. 信息传递速率6、光电子技术主要应用在( ) A.光纤通信 B. 光传感 C. 光存储 D. 遥感测量7、描述时间相??性的等效物理量是( ) A. 相干时间 B. 相干长度 C. 谱线宽度 D. 简并度8、按照调制方式分类,光调制可以分为( )等,所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。
A. 偏振调制 B. 强度调制 C. 相位调制 D. 频率调制9、掺杂型探测器是由( )之间的电子-空穴对复合产生的,激励过程是使半导体中的载流子从平衡状态激发到非平衡状态的激发态。
A.禁带 B.分子 C.粒子 D.能带10、CCD 摄像器件的基本工作原理是 ( ) A. 势阱的形成 B. 少数载流子的捕获 C. 少数载流子的转移 D. 电荷检测二、判断题1、大气分子在光波电场的作用下产生极化,并以入射光的频率作受迫振动。
( )2、某些晶体在外加电场的作用下,其折射率将发生变化,当光波通过此介质时?? 其传输特性就受到影响而改变,这种现象称为电光效应( )3、光电池是利用光生伏特效应,直接将光能转换为电能的光电器件。
( )4、热辐射光纤温度探测器是利用光纤内产生的热辐射来探测温度的一种器件。
光电子学习题(1~5章)
第一章 思考与练习(答案)
7. 如果激光器分别以 = 10 m 和 = 0.5 m 输出 1 W 连续光功率,
试求这两种情况下,每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数分别是多少?
解:
3 108 13 1 3 10 HZ 6 1 10 10 c
3 108 14 2 6 10 HZ 6 2 0.5 10 c
A21 称为爱因斯坦自发辐射系数,他的意义是在单位时间内, E2 能级上 n2 个粒子数中发生自发跃迁的粒子数与 n2 的比值;
为衰减因子;
v 为谱线宽度,表示原子发射的电磁场的衰减程度。 是指 g(v) 从最大值下降到一半时所对应的频率范围。 相互关系:
1 A21
A21
1
7. 如果激光器分别以 = 10m 和 = 0.5m 输出 1W 连续光功率,试求这两种情 况下,每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数分别是多少?
第一章 思考与练习 8. 设一对激光能级 E2 和 E1(g2=g1),两能级间跃迁频率为(相应波长为),能 级上的粒子数密度分别为 n2 和 n1。试求: (1)当 =30 000MHz,T=300K 时,n2/n1 的值; (2)当 =1m,T=300K 时,n2/n1 的值;
N N 1 1 1 4 1 2 2 ( )2 ( N )2 2 ( N )2 2 N N 0 2 2 1 2 2 N 2 1 (1 6 19 ) g ( ) 2 g ( )
K 光视效率: V ( ) Km
v v 100 lm 0.293w m1 K ( ) Km V ( ) 683 lm / w 0.5
光电子习题1
一·光电子技术1)谐振子处于n ψ态下,计算()212⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∆x x x ,()212⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∆p p p ,?=∆⋅∆p x解:()2/1222/1222/12)(]2[x x x x x x x x x -=+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∆同理可得出:()2/1222/12)(p p p p p -=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∆由本征函数的正交归一性可知:)(0)(1{*n m n m dx n m ≠==⎰∞+∞-ψψ由厄密(Hermite )多项式递推关系得:)]()2)(1()()12()()1([21)()](21)(2[1)(222211x n n x n x n n x x x n x n x x n n n n n n n +-+-+++++-=++=ψψψαψψψαψ则由以上三个公式可以得出:⎰⎰∞+∞-+-∞+∞-=++==0)](21)(2[1)(11**dx x n x n x dx x x n n n n n ψψαψψψ dx x n n x n x n n x dx x x x n n n n n n⎰⎰+∞∞-+∞∞-+-+++++-==)]()2)(1()()12()()1([21)()(222*2*2ψψψαψψψ ⎰+∞∞-+=dx x n x n n )()12(21)(2*ψαψ)12(212+=n α又 ωαm =2x ∴)12(212+=n αωωm n m n )21(212+=+= 由厄密(Hermite )多项式的求导公式可得:]212[)(11+-+-=n n n n n x dx d ψψαψ ])2)(1()12()1([2)(22222+-++++--=n n n n n n n n n x dx d ψψψαψ 则0]212[)()(11**=+--=∇-=⎰⎰+-dx n n i dx ih P n n n n n ψψαψψψwm n mw n n n dxn n n n n dx ih P n n n nn n)21(2)12(2)12()]12([2])2)(1()12()1([2)()(22222222*22*2+=+=+=+--=++++---=∇-=⎰⎰+-ααψψψαψψψ因此可以得出:()212122212])21[()(mwn x x x x x +=-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∆,()212122212])21[()(w m n p p p p p +=-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∆)21(.+=∆∆∴n p x2)荷电q 的谐振子,受到外电场ε的作用,x q x m x V εω-=2221)( (1)求能量本征值和本征函数。
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微纳光电子练习题一、简答题:1. 套准精度的定义,套准容差的定义。
大约关键尺寸的多少是套准容差.套准精度是测量对准系统把版图套准到硅片上图形的能力。
套准容差描述要形成图形层和前层的最大相对位移。
一般,套准容差大约是关键尺寸的三分之一。
2. 亚波长结构的光学特性。
亚波长结构的光学特性:-- 光波通过亚波长结构时,光的衍射消失,仅产生零级反射和透射,等效为薄膜,可用于抗反射元件和双折射元件;-- 采用空间连续变化的亚波长结构可获得偏振面的衍射,形成新型偏振器件;-- 表面等离子波亚波长光学利用表面等离子体波共振(SPR)原理:波导,小孔增强,局域增强等4. 微电子的发展的摩尔定律是什么?何谓后摩尔定律?集成电路芯片的集成度每三年提高4倍,而加工特征尺寸缩小倍,这就是摩尔定律5. 单晶、多晶和非晶的特点各是什么?单晶:几乎所有的原子都占据着安排良好的规则的位置,即晶格位置;——有源器件的衬底非晶:如SiO2, 原子不具有长程有序,其中的化学键,键长和方向在一定的范围内变化;多晶:是彼此间随机取向的小单晶的聚集体,在工艺过程中,小单晶的晶胞大小和取向会时常发生变化,有时在电路工作期间也发生变化。
6. 半导体是导电能力介于___导体_____和___绝缘体_____之间的物质;当受外界光和热作用时,半导体的导电能力___明显变化______; _______往纯净的半导体中掺入某些杂质_______可以使半导体的导电能力发生数量级的变化。
7. 在光滑的金属和空气界面,为什么不能激发表面等离子体波?对于光滑的金属表面,因为表面等离子体波的波矢大于光波的波矢,所以不能激发表面等离子体波。
8. 磁控溅射镀膜工艺中,加磁场的主要目的是什么?将电子约束在靶材料表面附近,延长其在等离子体中运动的轨迹,提高与气体分子碰撞和电离的几率9. 谐衍射光学元件的优点是什么?高衍射效率、优良的色散功能、减小微细加工的难度、独特的光学功能10.描述曝光波长与图像分辨率的关系,提高图像分辨率,有哪些方法?K1 is the system constant 工艺因子:0.6~0.8NA = 2 ro/D, 数值孔径改进分辨率的方法增加NA减小波长减小K111. 什么是等离子体去胶,去胶机的目的是什么?氧气在强电场作用下电离产生的活性氧,使光刻胶氧化而成为可挥发的CO2、H2O 及其他气体而被带走;目的是去除光刻后残留的聚合物12. 硅槽干法刻蚀过程中侧壁是如何被保护而不被横向刻蚀的?通过控制F/C的比例,形成聚合物,在侧壁上生成抗腐蚀膜13. 折衍混合光学的特点是什么?折衍混杂的光学系统能突破传统光学系统的许多局限,在改善系统成像质量减小系统体积和质量等诸多方面表现出传统光学不可比拟的优势14. 刻蚀工艺有哪两种类型?简单描述各类刻蚀工艺。
干法刻蚀:在气态等离子体中,通过发生物理或化学作用进行刻蚀湿法刻蚀:采用液体腐蚀剂,通过溶液和薄膜间得化学反应就能够将暴露得材料腐蚀掉15. 微纳结构光学涉及三个理论领域,其中标量衍射理论适用于设计___d>=10λ___ 的微纳光学器件;矢量衍射理论适用于设计___d~λ__的微纳光学器件;等效介质折射理论适用于设计__d<=λ/10__的微纳光学器件。
16.在紫外光刻中,正性光刻胶曝光后显影时将被__溶解___,负性光刻胶曝光后显影时将被__保留下来__.17. 光刻中,g 线波长是指_436_nm,i 线是指_365_nm。
18.干法刻蚀中的负载效应是指__刻蚀速率和刻蚀面积成反比_.19. 连续面形浮雕结构的制作方法有:______基于灰阶掩膜的投影法和采用电子束或激光束的束能直写法__.20.在下图中画出曝光后剩余的图形。
并指出曝光中驻波效应产生的原因和解决办法。
正性光刻胶曝光显影时将被溶解,负性光刻胶曝光后显影时将被保留下来在光刻胶曝光的过程中,透射光与反射光(在基底或者表面)之间会发生干涉。
这种相同频率的光波之间的干涉,在光刻胶的曝光区域内出现相长相消的条纹。
光刻胶在显影后,在侧壁会产生波浪状的不平整。
解决方案:a、在光刻胶内加入染色剂,降低干涉现象;b、在光刻胶的上下表面增加抗反射涂层;c、后烘和硬烘。
21.何谓表面等离子体波,激发表面等离子体波有哪几种方法?为什么说表面等离子体光学可以突破衍射极限?(1)等离子体中粒子的各种集体运动模式(2)棱镜耦合波导结构衍射光栅结构强聚焦光束近场激发(3)垂直方向的传播是倏逝场22. 为什么镀膜时镀膜室内要具有一定的真空度?在真空条件下成膜可减少蒸发材料的原子、分子在飞向基板过程中与分子的碰撞,减少气体中的活性分子和蒸发源材料间的化学反应(如氧化等),以及减少成膜过程中气体分子进入薄膜中成为杂质的量,从而提供膜层的致密度、纯度、沉积速率和与基板的附着力。
23. 何为反应溅射镀膜?在溅射镀膜时,引入某些活性反应气体来改变或控制淀积特性,从而对薄膜的成分和性质进行控制24. 制备连续浮雕面型结构有哪些方法?基于灰阶掩膜的投影法采用电子束或激光束的束能直写法25.从微纳结构的光学原理出发解释孔雀的羽毛为什么会呈现不同的颜色。
26. 简述采用BOSCH 工艺制作高深宽比结构的技术原理。
二、论述题:1. 以图解形式描述二元光学原理,并以八台阶为例简述器件的主要制作步骤。
上图为八相位微透镜阵列制作原理图。
制作工艺:先将基片清洗干净并吹干,在特定的位置涂覆光刻胶,将匀胶之后的基片进行曝光,之后再进行显影,反复多次就可以得到所需的透镜阵列。
2. 论述折衍混合光学元件的消色差和消热差原理。
消色差原理:衍射光学元件(DOE)具有负等效Abbe常数的特性,与折射光学元件相反,因此折衍混合可以消除色差。
只需满足消色差方程即可:消热差原理:对于折射光学系统,温度升高,折射率变小,光学系统光焦度变小,焦距变长,温度降低,焦距变小;衍射光学表面微结构对温度不敏感,且具有负热差特性,与折射光学组成折衍混合光学可消热差。
3. 何谓光子晶体?介绍光子晶体特点和应用。
①具有不同介电常数的介质材料随空间呈周期性的变化时,在其中传播的光波的色散曲线将成带状结构,当这种空间有序排列的周期可与光的波长相比位于同一量级,而折射率的变化反差较大时带与带之间有可能会出现类似于半导体禁带的“光子禁带”(photonic band gap) ,这种光子禁带材料就是光子晶体,是一种新型的人工结构功能材料,通过设计可以人为调控经典波的传输。
特点②光子带隙:在一定频率范围内的光子在光子晶体内的某些方向上是严格禁止传播的光子局域:在光子晶体中引入杂质和缺陷时,与缺陷态频率符合的光子会被局限在缺陷位置,而不能向空间传播③光子晶体反射器件,偏振片,发光二极管,滤波器,光纤,非线性开关和放大器,激光器4.试述相移掩膜方法提高光刻分辨率的原理。
示意图:增加一层相移层能够使相邻掩膜移相180°从而实现相移掩膜。
5. 深硅干法刻蚀过程中形成高深宽比的方法。
对于高深宽比窗口,化学刻蚀剂难以进入,反应生产物难以出来。
解决办法:将等离子体定向推进到高深宽比窗口,离子方向性垂直表面。
高密度等离子体。
6. 试述数字微镜器件(DMD)的结构和工作原理。
DMD是二维可控微反射镜阵列。
微镜单元用Si做基底,利用大规模集成电路技术在硅片上制出RAM,每一个存储器上有2条寻址电位,2条连接电极,2个支撑杆上通过扭臂链控制一个微型反射镜形成一个跷跷板的结果。
DMD每个像素都是一个可以绕轴转动的微镜,微镜位置不同,反射光的反射角就不同。
微镜的作用就相当于一个光开关。
7. 试述微测辐射热计器件采用热隔离结构的原因。
(1)机械支撑方面,支撑微辐射热计器件的敏感探测元件。
(2)作为电子学通道,将热成像电子信号传递并读出。
(3)热量传导时,是热量损失的重要通道。
8. 画图解释剥离(Lift-off)工艺。
9. 电子束蒸发镀膜的优缺点。
10. 设计采用两种不同工艺制备周期为500nm,占空比为50%的金属一维光栅的工艺方法。
11. 论述微透镜阵列光学扫描器的原理。
12. 论述微纳结构等效介质模型的主要内容。
三、分析计算题:1.采用解析法设计一个主焦距长度为1mm,通光口径为0.3mm 的硅菲涅尔衍射微透镜,采用4 台阶量化方案,并给出掩膜版设计参数。
设计波长为4μ m,硅的折射率为3.42,设成像空间折射率n=1。
2.制作一个如下图的开孔结构,开孔口的宽度为10μ m。
假设采用<100>晶向的硅晶圆片,各向异性腐蚀方法制作。
试决定硅晶圆片背面的窗口尺寸w.3.利用热熔技术制作一个口径为60 微米,空气中焦距为200 微米的胶微透镜,假设胶体材料的加热后的体积收缩率为5%,而口径没有改变,胶体热熔后材料折射率为n=1.4。
试设计热熔前胶体的尺寸(直径和厚度)。
4. 如下图,将折射率为3.5 的无损耗电介质用作为法布里-珀罗干涉仪,(1)计算自由谱范围(轴向横间隔)和干涉仪的带宽。
(2)如果环境介质替换成折射率n>1 的介质,自由谱范围和干涉带宽该如何变化?(解释)5. 表面积为100100μm2 的平行平板电容器由是4 个悬臂梁支撑,平板材料为多晶硅,厚度T=2μm,平板底端与衬底间的距离d=1μm,每根悬臂梁长度(l)为400μm,宽度(w)为20μm,厚度(t)为0.1μm。
求在1g 加速度时电容的相对变化。
(假设多晶硅的杨氏模量为150GPa,密度为2330Kg/m3,真空介电常数)。