[發明專利]帶有柵棱結構的輕型分束器及制作方法

有效

• 申請號: 201711380863.6
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108132542B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 梁靜秋;梁中翥;陶金;孟德佳;王維彪;呂金光;秦余欣
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10;G01J3/02
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 張偉

1.帶有柵棱結構的輕型分束器，由柵棱、分束窗和分束膜組成，所述柵棱對分束器進行空間分割形成分束窗陣列，分束膜位于分束窗上表面或分束窗和柵棱的上表面，柵棱對分束膜起支撐作用；其特征在于：所述輕型分束器不包括補償板；

所述柵棱寬度為1μm-10μm，分束窗的寬度為100μm-2000μm，柵棱厚度為100μm-500μm，分束窗的厚度為10μm-100μm；或者柵棱寬度為0.5μm-2μm，分束窗的寬度為50μm-250μm，柵棱厚度為20μm-50μm，分束窗的厚度為100nm-10μm；

所述柵棱的剖面結構為單面矩形、單面平行四邊形、單面梯形、雙面矩形、雙面弧形、雙面平行四邊形或雙面梯形；當所述柵棱的剖面結構為單面平行四邊形或雙面平行四邊形時，平行四邊形剖面的角度由分束器與入射光的夾角決定；

柵棱在橫向的寬度是其縱向寬度的倍，分束窗在橫向的寬度是其縱向寬度的倍，分束窗在橫向和縱向的占空比相同；

柵棱材料選自以下材料組合中的一種或多種：鋁、銅、鈦、鎳、金、氧化鋁、陶瓷、石英、玻璃、氟化鈣、硒化鋅、硫化鋅、硅、鍺、二氧化硅、氮化硅、有機材料；

分束窗材料選自以下材料組合中的一種或多種：石英、玻璃、氟化鈣、氟化鎂、氟化鋇、氟化鋰、硒化鋅、硫化鋅、硅、鍺、二氧化硅、氮化硅、鋁、鈹、聚酰亞胺或PMMA中的一種或多種；

所述分束器采用超精密機械加工方法或者MOEMS技術制備；

采用超精密機械加工方法制備所述分束器的方法包括：在基底上通過一體切割、研磨及拋光技術獲得柵棱和分束窗，再整體蒸鍍分束膜，完成器件制備；

采用MOEMS技術制備所述分束器的第一種制備方法為：

步驟一、選取單晶硅作為基底，并在所述單晶硅表面制備掩蔽膜；

步驟二、定向光刻，通過刻蝕法去除邊槽圖形內的掩蔽膜，露出邊槽圖形；采用單晶硅各向異性腐蝕液腐蝕邊槽，邊槽腐蝕深度等于分束窗最終的厚度；

步驟三、第二次光刻，通過刻蝕去除分束窗圖形內的掩蔽膜，露出分束窗圖形；采用單晶硅各向異性腐蝕液同時腐蝕邊槽和分束窗，腐蝕深度至邊槽腐蝕到厚度為0，分束窗達到最終的厚度；

步驟四、去除柵棱表面的掩蔽膜，整體蒸鍍分束膜，完成分束器的制備；

或者采用MOEMS技術制備所述分束器的第二種制備方法為：

步驟一、選擇半導體材料作為基底，并在所述半導體基底材料上旋涂一層光刻膠；采用掩模板曝光和顯影，去除位于分束窗位置的光刻膠，露出半導體基底表面；

步驟二、采用濕法腐蝕或干法刻蝕技術，去除分束窗位置的半導體基底材料，形成鏤空結構；

步驟三、去除柵棱位置處的光刻膠，將分束窗材料固定在柵棱表面，利用柵棱對分束窗進行支撐，蒸鍍分束膜，完成分束器的制備；

或者采用MOEMS技術制備所述分束器的第三種制備方法為：

步驟一、選取單晶硅作為基底，在基底上生長、蒸鍍、涂覆或鍵合的方法形成層結構；

步驟二、在所述層結構上進行光刻、干法刻蝕或濕法刻蝕形成柵棱，將步驟一所述的基底作為分束窗；或將所述層結構作為分束窗，對步驟一所述的基底進行光刻、干法刻蝕或濕法刻蝕形成柵棱；

步驟三、在步驟二的基礎上，蒸鍍分束膜；完成分束器的制備；

或者采用MOEMS技術制備所述分束器的第四種制備方法為：

步驟一、將分束窗基底與柵棱基底采用粘接劑進行粘接，然后所述柵棱基底上采用超精密機械加工或MOEMS技術形成柵棱；

步驟二、去除分束窗基底表面的粘接劑，露出分束窗；

步驟三、在柵棱和分束窗表面鍍分束膜，完成分束器的制作；

或者采用MOEMS技術制備所述分束器的第五種制備方法為：

步驟一、選擇兩個基底，在其中一個基底上制作柵棱結構，另一個基底作為分束窗；

步驟二、將帶有柵棱結構的基底與作為分束窗的基底采用粘接劑進行粘接；

步驟三、在柵棱和分束窗表面鍍分束膜，完成分束器的制作；

或者采用MOEMS技術制備所述分束器的第六種制備方法為：

制備雙面掩蔽膜，通過雙面光刻與雙面刻蝕實現，基底上表面和下表面圖形相同，在定向光刻刻蝕時，上下表面邊槽腐蝕深度之和為分束窗的最終厚度值，制作雙面柵棱分束器。

2.根據權利要求1所述的帶有柵棱結構的輕型分束器，其特征在于；所述邊槽形狀由多個矩形或正方形均勻排列組成。