[發明專利]一種基于空間光調制器制備光子晶體的方法及裝置

有效

• 申請號: 201710828985.0
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107561604B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 吳立軍;王云霞;來辰;郭成成;李強;廖國材
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00;G02F1/00
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發明公開了一種基于空間光調制器制備光子晶體的方法及裝置，其中，所述方法包括：將預設相位灰度圖加載于空間光調制器上，以對輸入所述空間光調制器的光波進行相位調制；將經過相位調制的光波輸入第一透鏡，以使得通過所述第一透鏡之后得到經過傅里葉變換的光信號；在所述第一透鏡的頻譜面上對所述經過傅里葉變換的光信號進行濾波；將濾除雜散光后的光信號輸入第二透鏡，將光信號聚焦為相干圖樣；其中，所述相干圖樣中光束點之間的距離與所述第一透鏡的頻譜面上的灰度值與像素值的比值是反比例關系。本申請提供的技術方案，能夠制備大面積對比度較高的結構，同時還可以突破傳統的硬件極限來控制結構的大小。

技術領域

本發明涉及光子晶體技術領域，特別涉及一種基于空間光調制器制備光子晶體的方法及裝置。

背景技術

光子晶體的出現使得控制光子成為可能，因此光子晶體也被稱為“光的半導體”或“未來半導體”。激光全息光刻是近年來在制備光子晶體熱門的一個研究方向。1997年，V.Berger等人首次利用三光束相干產生的干涉圖樣照射聚合材料，制作了二維光子晶體，并提出了三維光子晶體的制作方案。2000年，牛津大學物理化學系Campbell等人利用四束光干涉的圖樣記錄在SU8光刻膠中，并以此為模板填充TiO₂進行反轉，得到了具有完全禁帶的三維光子晶體，該方法造價低，簡單易行，可以實現大面積光子晶體。這對全息光刻有巨大的推動作用。

全息技術發展至今，多光束的產生和匯聚一直都是較大的難題，在發展的過程中有利用多束激光直接疊加產生干涉圖樣，這種方法可以比較容易改變每一束光的參數，但是由于會利用到許多分束鏡、反鏡等光學元件，這就使得光路復雜且不穩定。為了解決這種問題，簡化實驗系統，2002年德國Yu.V.Miklyaev等人利用傘形光路，設計了一種特殊的棱鏡使入射光線與中心光線的夾角達到了38.9°，制作出了真正的面心立方(fcc)光子晶體。2001年日本Toshiaki Kondo等人用衍射分束器(diffractive beam splitter)將光束分成九束，選取其中五束光進行干涉得到三維光子晶體。后續，L.Jun.Wu等人在利用單棱鏡實驗方面進行了深入研究。利用此種方法在制作樣品時可以很好地進行一次曝光或者多次曝光，可以得到對比度較高的周期性結構。但是其制備光子晶體時還是比較繁瑣，需要調整光路改變光束數，為了改變一些其他的參數還需要添加不同的玻片。另外一方面就是在制備帶有缺陷的光子晶體時，比較難得到帶有缺陷的光子晶體，這樣會大大的加大工作的難度。

因此，現有技術中的上述方法在很大的程度上限制了制備光子晶體的多樣性，同時其快捷性、穩定性有待提高。

發明內容

為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種基于空間光調制器制備光子晶體的方法及裝置。所述技術方案如下：

一方面，一種基于空間光調制器制備光子晶體的方法，所述方法包括：

將預設相位灰度圖加載于空間光調制器上，以對輸入所述空間光調制器的光波進行相位調制；

將經過相位調制的光波輸入第一透鏡，以使得通過所述第一透鏡之后得到經過傅里葉變換的光信號；

在所述第一透鏡的頻譜面上對所述經過傅里葉變換的光信號進行濾波，以濾除雜散光；

將濾除雜散光后的光信號輸入第二透鏡，將光信號聚焦為相干圖樣；

所述相干圖樣中光束點之間的距離與所述第一透鏡的頻譜面上的灰度值與像素值的比值是反比例關系。

進一步地，在將預設相位灰度圖加載于空間光調制器上之前，所述方法還包括：

通過氦鎘激光器產生預設波長的光波，并將所述光波通過第一物鏡之后輸入前置透鏡，以將所述預設波長的光波轉換為單色平面波；

在將濾除雜散光后的光信號輸入第二透鏡之后，所述方法還包括：