[發明專利]一種平面像場超分辨成像透鏡的制備方法

有效

• 申請號: 201210107575.4
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102621601A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 羅先剛;王長濤;趙澤宇;馮沁;王彥欽;高平;羅云飛;黃成;楊磊磊;陶興
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;G02B1/10;G03F7/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

技術領域

本發明涉及透鏡制備的技術領域，具體涉及一種平面像場超分辨成像透鏡制備方法，其為一種制備曲面-平面縮小倍率超分辨成像透鏡的方法。

背景技術

基于近場光學原理的超分辨成像透鏡因不受衍射極限限制，能夠傳輸高頻信息、分辨半波長以下圖形，具有廣闊的應用前景，如生物醫學探測、納米光刻、實時動態成像等領域。

縮小倍率超分辨成像透鏡特點在于：利用光波在曲面結構中傳播實現物面到像面光場的尺寸變化，所以縮小倍率成像首先是利用物面和像面均為曲面結構的透鏡實現的。但是，這種結構使得成像的有效面積減小、成像質量不高，并且難以與現有成像系統結合，造成使用價值不高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有曲面縮小倍率超分辨成像透鏡不足之處，提供一種平面像場超分辨成像透鏡的制備方法，該方法只需要常規的涂膠、光刻和工藝鍍膜，就可以制備出物面為曲面、像面為平面的縮小倍率超分辨成像透鏡，拓展了現有縮小成像技術應用范圍。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：一種平面像場超分辨成像透鏡的制備方法，包括下列步驟：

步驟(1)、選擇平整的基底；

步驟(2)、在基底表面旋涂犧牲層，犧牲層的厚度為d₁＝3～5um，并在100～150℃條件下烘30～150分鐘。控制犧牲層的表面平整度≤5nm；

步驟(3)、在犧牲層上沉積平面多層膜，共沉積5～20組，每組由2層膜層組成，每層膜厚為20～30nm，所述平面多層膜總厚度d₂＝200～1200nm，其中Ag層和SiO₂層交替沉積；控制平面多層膜的表面平整度≤2nm；

步驟(4)、在平面多層膜上旋涂光刻膠，控制膠厚d₃＝2～3um；

步驟(5)、在光刻膠上采用移相掩模曝光，顯影得到所需的半圓形結構。所得到的半圓形結構的半徑為200～500nm；

步驟(6)、對步驟(5)中得到的半圓形結構進行刻蝕，將光刻膠中的半圓形結構轉移到平面多層膜上，形成多層半圓形結構；

步驟(7)、在步驟(6)中得到的多層半圓形結構上蒸鍍曲面多層膜，共蒸鍍10～20組，每組由2層膜層組成。先蒸鍍Ag然后是SiO₂，交替蒸鍍。控制每層厚度20～30nm，總厚度d₄＝400～1200nm；

步驟(8)、在曲面多層膜上沉積一層鉻膜。選用磁控濺射的方式，功率選用100～800W，鉻膜的厚度d₅＝50～100nm；

步驟(9)、在步驟(8)中所鍍的鉻膜上開縫。使縫寬d₆＝50～150nm，縫間距d₇＝200～300nm；

步驟(10)、利用粘連劑將一塊石英片粘連到鉻膜上，盡量使粘連劑填充滿整個鉻層與石英片之間的所有空隙，使石英片與鉻膜粘貼牢固；

步驟(11)、將基底和石英片泡在丙酮溶液內，通過溶解犧牲層來去掉基底材料，從而得到最終的透鏡結構。

所述步驟(1)中的基底材料為紅外波段的硅，也可以是光波段的石英或玻璃。

所述步驟(2)中所涂犧牲層可以為AZ-3100、AZ-1500和AZ-3170光刻膠。

所述步驟(3)中所沉積的平面多層膜可以通過磁控濺射鍍膜也可以選擇真空蒸鍍的方式。

所述步驟(4)中所旋涂的光刻膠可以AZ-3100、AZ-1500或者AZ-3170光刻膠。

所述步驟(5)中采用的移相掩模曝光技術，曝光時間有曝光強度和光刻膠的厚度決定，為10～150秒。

所述步驟(6)中將光刻膠中的半圓形結構順利轉移到平面多層膜中，可以利用RIE、IBE或ICP來實現。刻蝕所選氣體可以是SF₆、CHF₃或Ar。

所述步驟(7)中蒸鍍的曲面多層膜中的單層膜厚可以控制在20～30nm之間。

所述步驟(8)中沉積的鉻膜應該在腔體溫度200～300℃下進行沉積，這樣可以保持比較好的膜層致密度。

所述步驟(9)中在鉻膜層上開縫的線寬為50-150nm。

所述步驟(10)所選擇的粘連劑可以使紫外固化膠，也可以用PMMA。

本發明與現有技術相比所具有的優點是：