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空間的コヒーレンス合成イメージングの基礎理論とナノ構造を有する回折光学素子の作製方法について研究を行った。
(1)超解像を発生させる入力パターンの設計に、フーリエ反復アルゴリズムを適用した。フーリエ反復アルゴリズムを、結像系の瞳面と像面の間に適用した。約100回程度の繰り返しで、超解像パターンのコントラストが向上させた。
(2)超解像パターンの任意性を上げるとコントラストが低下する。そこで、超解像パターンを幅λ/4NAの細線のみで構成することで、主たる空間周波数を最大空間周波数付近に設定することで、コントラストが向上させた。
(3)超解像パターンを構成する細線の方向を一方向に限定することで、さらにコントラストが向上することを見出した。そこで、任意の二次元細線パターンを発生させるために、縦線と横線のみで構成されるふたつのパターンに分割して、それぞれについて最適設計し多重露光する異方性コヒーレンス結像について検討しその有用性を示した。
(4)ナノ構造の有する光学特性は、スカラー回折理論で求めるのは適切ではなく、ベクトル回折理論を用いる必要がある。そこで、ナノ構造光学素子の光学特性を調べるために、ベクトル回折理論としてRigorous Coupled-Wave Analysisを導入した。これを用いて、ナノ構造光学素子の光学特性を調べ、ナノ構造に必要な空間的な周期とアスペクト比を求めた。
(5)ナノ構造を有する回折光学素子を作製する技術として、一次元のパターン形成を、空間的にシフトしながら数回繰り返し行い、より微細なナノ構造を作製する技術を提案した。これは、従来の大量生産に用いられるエンボス法に比べて、高い精度で形状を作製でき、高いスループットが得られる点に特徴がある。
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