光刻是芯片和微纳制造的重要技术,也是现代半导体制造技术的基础之一。实现光刻胶与激光相互作用过程的直接成像对进一步研究光刻技术具有重要的意义。这一过程属于单次不可重复的超快过程,而现有的超快成像技术大多存在多次重复拍摄、时间分辨率受限等问题,难以满足对这一过程进行观测的需要。压缩超快二维成像技术（Compressed Ultrafast Photography,CUP）能够突破现有的超高速摄像机的限制,将成像时间分辨率提高至每秒1013帧,成像速度达到飞秒量级,对于自发光现象的观测具有显著优势。因此本文考虑应用压缩超快二维成像技术来观测激光脉冲与光刻胶的相互过程。本文首先对光刻胶与光刻技术、超快成像技术的发展进行了详细的介绍。其次,分别从超快成像技术的原理分析、CUP成像过程仿真、光路改进及光刻胶瞬态运动观测实验各个方面展开研究,主要内容如下:1.通过对各类成像技术的对比分析,说明压缩超快成像技术充分发挥了条纹相机和压缩感知算法的优势,是目前成像时间分辨率最高的直接二维成像技术。CUP系统中,条纹相机对各个时刻的二维空间超快光学信号进行偏移、叠加和取样记录,继而使用CS算法求解出各时刻的二维超快光学信号。2.本文基于CUP的工作原理,对CUP成像流程进行了仿真。包括捕获动态场景的光学4f系统仿真、验证CUP成像流程的简单条纹图样仿真,以及对实际拍摄结果的光反射运动数据重构仿真,从理论上验证了CUP系统的成像效果及可行性。3.本文提出了一种改进的成像系统对瞬态事件进行成像。该系统光路使用了两个光学4f系统,减少了光信号损失,提高了成像结果的信噪比;同时,利用特定的掩膜板进行空间编码,尽可能地减少了冗余的编码信息,为实验提供了较大的便利。基于这一改进后的实验系统,重构了飞秒激光脉冲在牛奶内部运动的瞬态过程,并将重构序列与原观测图像进行了峰值信噪比和结构相似度对比。实验结果表明重构信号具有可靠性,改进系统具有二维定量观测能力。4.通过改进的成像系统研究了光刻胶中光脉冲传输的瞬态过程,成功还原了1000帧重构序列,并将其形成的压缩图像与原观测图像进行了峰值信噪比和结构相似度对比,实验结果证明了本系统能够以极高的相似度还原超快激光脉冲在光刻胶中的瞬态运动过程。重建序列实现了时间分辨率为8皮秒的二维定量观察,重建帧速率约为每秒1.5×1011帧。本文的研究将有助于观测和研究紫外波段皮秒激光与光刻胶的相互作用过程,为进一步发展多维超快成像技术提供参考。