[發明專利]掩埋金屬型寬帶反射光柵及其制作方法

有效

• 申請號: 201610891021.6
• 申請日: 2016-10-13
• 公開（公告）號: CN107942425B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 徐建衛
• 申請（專利權）人: 上海矽越光電科技有限公司
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 上海宏京知識產權代理事務所(普通合伙) 31297
• 代理人: 鄧文武

本發明公開了一種掩埋金屬型寬帶反射光柵，包括襯底，所述襯底上設置有鋁膜，所述鋁膜上刻蝕有矩形光柵脊，所述矩形光柵脊間及光柵頂部設置有二氧化硅薄膜；本發明的掩埋金屬型寬帶反射光柵，結構簡單，性能穩定，機械強度好，角度帶寬寬，衍射效率高，成本低；本發明的掩埋金屬型寬帶反射光柵，在表面覆蓋致密平整的二氧化硅薄膜，沒有槽型結構，可擦洗。

技術領域

本發明涉及反射光柵技術領域，尤其涉及一種掩埋金屬型寬帶反射光柵。

背景技術

在啁啾脈沖放大技術中，人們往往需要高衍射效率、較寬波長范圍和較高的抗激光損傷能力的衍射光柵。最近，Wei Jia等人（W. Jia et al.,Appl. Opt. 47, 6058(2008)）在熔融石英上制作出了這種高衍射效率的透射式光柵，其-1級的衍射效率理論上可達98%。但是，在很多應用，比如在光柵調諧窄線寬振蕩器、光柵脈沖壓縮器等中需要反射式光柵。傳統的多層介質光柵以及純金屬光柵雖然可以滿足要求，但是多層介質光柵的制作相當復雜、制作成本較高；純金屬的全息光柵以及刻劃光柵的機械強度及抗激光損傷能力較弱，不適合用于高功率激光系統。

熔融石英是一種理想的光柵材料，它具有穩定的性能、高損傷閾值和從深紫外到遠紅外的寬透射譜。鋁作為一種常用的金屬反射膜，其強度和穩定性較好，在紅外區的反射率很高，但是暴露在空氣中容易氧化。所以常用的金屬反射光柵大多以金為薄膜材料。將熔融石英和金材料結合制作反射式光柵。中國發明專利公開說明書CN 101609176A（公開日為2009.12.23）公開了一種金屬嵌入式熔融石英寬帶反射光柵，該光柵的周期為450-550納米，刻蝕深度為700-900納米，金膜的厚度為380-660納米，光柵的空占比為0.4。該金屬嵌入式熔融石英寬帶反射光柵可以使TE偏振光在利特羅入射角的情況下的-1級衍射效率在130納米（780-910納米）的波長帶寬內高于90%；當在非利特羅入射角的情況下的-1級衍射效率在284納米（780-1064納米）的波長帶寬內高于80%，該金屬嵌入式熔融石英寬帶反射光柵在啁啾脈沖壓縮技術中具有重要的實用價值。但是采用金作為薄膜材料，制作成本較高，給使用廠家造成經濟負擔，一定程度上限制了該反射光柵的廣泛應用。

矩形光柵是利用微電子深刻蝕工藝，在基底上加工出的具有矩形槽形的光柵。高密度矩形光柵的衍射理論，不能由簡單的標量光柵衍射方程來解釋，而必須采用矢量形式的麥克斯韋方程并結合邊界條件，通過編碼的計算機程序精確地計算出結果。Moharam等人（M. G Moharam et al,J. Opt. Soc. Am. Α. 12, 1077(1995)）已給出了嚴格耦合波理論的算法，可以解決這類高密度光柵的衍射問題。

發明內容

為了解決現有技術無法同時滿足性能穩定，機械強度高和成本低的問題，本發明的目的是提供一種掩埋金屬型寬帶反射光柵。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一方面，提供一種掩埋金屬型寬帶反射光柵，包括襯底，所述襯底上設置有鋁膜，所述鋁膜上刻蝕有矩形光柵脊，所述矩形光柵脊間及光柵頂部設置有二氧化硅薄膜。

優選的是，所述襯底為玻璃或硅。

優選的是，所述鋁膜厚度為1?2微米，刻蝕深度為400?700納米，光柵頂部二氧化硅厚度為100?300納米，光柵周期為500?600納米，光柵的占空比為0.4?0.6。

優選的是，所述鋁膜厚度為1.6微米，刻蝕深度為400納米，光柵頂部二氧化硅厚度為160納米，光柵周期為556納米，光柵的占空比為0.4。

本發明的第二方面，提供一種掩埋金屬型寬帶反射光柵的制作方法，包括如下步驟：

S1，在襯底上生長鋁膜；

S2，在S1的鋁膜上刻蝕矩形光柵脊；

S3，在S2的矩形光柵脊間及光柵頂部填充二氧化硅薄膜；