[發明專利]一種亞微米光子晶體位相陣列光分束器的制作方法

在審

• 申請號: 201410146191.2
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103885190A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 陳云琳;張進宏;范天偉
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10;G02F1/03
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術領域

本發明屬于新型光電子器件領域以及光信息領域，特別涉及一種亞微米光子晶體位相陣列光分束器的制作方法。

背景技術

在光學互連、光計算、光盤存儲、光電技術、圖像處理及精密測量等現代科技的許多領域中，越來越多的要求將以信息（圖像或數據）的輸入變換成多個信息的輸出實現信息的并行傳輸與處理，從而提高速度。分束器是可將一束光分成兩束光或多束光的元件。傳統的平面型光分束器通常是由金屬膜或介質膜構成，實現多個方向上的光功率分配，使用時還需要透鏡使光束會聚成點的陣列，難以滿足并行處理的要求。新型光學分束器的出現很好的滿足了這一要求，主要有傅立葉全息圖、疊層體積全息光柵、自聚焦平面微透鏡陣列、相位菲涅耳波帶透鏡、Dammann光柵和Talbot光柵等。其中基于Dammann光柵和Talbot光柵的分束器便于設計和加工且性能突出，因此受到很大的關注。

1971年Dammann首先提出并設計了Dammann光柵，它是一種不等間距二元位相型光柵，位相型光柵對光是完全透明的，不影響光信息的振幅分布，僅引起位相的改變，可以用來分束并具有較高的衍射效率。隨著應用要求和制作工藝水平的不斷提高,相繼提出了各種變異型Dammann光柵分束器。1990年Lohmann和Thomas提出通過光柵的Talbot效應產生亮暗有序的光學照明陣列，近些年來，人們利用Talbot效應研制開發了多種光分束器。亞微米光子晶體位相陣列光分束器是基于周期函數的分數Talbot效應的位相光柵器件，具有以上兩種光柵分束器的特點。亞微米光子晶體位相光柵分束器的制作材料和工藝對分束器的性能和使用范圍有很大的影響，因此發展新的材料和微光學加工技術也就成為該領域的主要課題。

周期極化鐵電晶體是一種具有周期變化的電極化率結構的人工微結構光子晶體。這種特有的周期性光子微結構在許多領域都具有廣泛的應用，特別是1998年Berger提出二維周期極化光子微結構晶體的概念，這一結構的提出將一維周期極化光子微結構擴展到了二維尺度，而且近幾年，周期單元的尺寸也發展到亞微米數量級，使晶體結構大為復雜化。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提出一種亞微米光子晶體位相陣列光分束器的制作方法，其特征在于，該制作方法的具體步驟為：

1）根據已知入射光的波長、六角陣列參數和位相差，數值求解二維六角光子晶體位相陣列結構的菲涅耳衍射方程，確定最佳設計參數；

2）根據步驟1）中的計算結果設計二維亞微米周期結構的六角光子晶體微結構陣列掩膜板，在鈮酸鋰晶體上利用鍍膜與光刻技術刻蝕出所設計的微結構陣列極化反轉電極；鈮酸鋰晶體+z面蒸鍍六角陣列鋁電極，而–z面鍍平板鋁電極；

3）利用外加短脈沖背向反轉電場技術對鈮酸鋰晶體進行室溫下的電場極化，通過電極施加高壓電場，使六角電極區的鐵電疇反轉而六角中空區不反轉，制備出亞微米結構的六角陣列分布的晶體；

4）用稀鹽酸洗去鈮酸鋰晶體±z面上的鋁電極，在鈮酸鋰晶體±z面磁控濺射氧化銦錫薄膜平板電極，將鈮酸鋰晶體±z面分別與可調直流高壓電源正負極相接，通過調節所加可調直流高壓電源電壓的大小達到陣列光分束效應，實現位相陣列光分束效應。

所述步驟1中求得的菲涅耳衍射方程為：