[發(fā)明專利]一種高衍射效率光柵結(jié)構(gòu)和制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810491052.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN108802881B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李朝明;陳新榮;李曉陽(yáng);虞健;程于水;王銳;吳建宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B5/18
• 分類號(hào): G02B5/18
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

本發(fā)明公開了一種高衍射效率光柵結(jié)構(gòu)，在一維光柵的柵齒和柵谷上分別進(jìn)行微納結(jié)構(gòu)圖形調(diào)控，獲得多維層疊光柵結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提出在現(xiàn)有的光柵柵齒和柵谷制作微納結(jié)構(gòu)，形成多維層疊結(jié)構(gòu)光柵，能夠?qū)θ肷涞焦鈻派系墓鈭?chǎng)振幅和相位進(jìn)一步的調(diào)控，增加了光柵的衍射效率控制參數(shù)，利用電磁場(chǎng)理論優(yōu)化設(shè)計(jì)微納結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以進(jìn)一步提高光柵的衍射效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高效率衍射光柵結(jié)構(gòu)和制作方法，屬于光學(xué)元件制作技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光柵是一種重要的衍射光學(xué)器件，光柵可以實(shí)現(xiàn)光譜分光，被廣泛應(yīng)用于光譜儀，激光器等光學(xué)系統(tǒng)中。如何進(jìn)一步提高光柵的衍射效率，提升光能利用率，減小噪聲，一直是人們不懈的追求。通過(guò)設(shè)計(jì)不同的光柵結(jié)構(gòu)可以改變光柵的衍射效率。有鑒于此，提出一種新的光柵設(shè)計(jì)思路，在已有的光柵結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上，對(duì)光柵的柵齒和柵谷進(jìn)行新的微納結(jié)構(gòu)圖形調(diào)控，獲得更高的衍射效率和帶寬，顯然對(duì)提高光柵的光能利用率具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種高效率衍射光柵結(jié)構(gòu)和制備方法，通過(guò)在光柵的柵齒和柵谷制作微納結(jié)構(gòu)，從而對(duì)入射至光柵的光場(chǎng)進(jìn)行調(diào)控，能使得光柵的衍射效率獲得提升。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高衍射效率光柵結(jié)構(gòu)，在一維光柵的柵齒和柵谷上分別進(jìn)行微納結(jié)構(gòu)圖形調(diào)控，獲得多維層疊光柵結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述微納結(jié)構(gòu)圖形為一維光柵。

優(yōu)選的技術(shù)方案，以本底的一維光柵為第一組一維光柵，設(shè)置在第一組一維光柵的柵齒和柵谷上的一維光柵為第二組一維光柵，第一組一維光柵的刻線方向與第二組一維光柵的刻線方向垂直設(shè)置。

本發(fā)明利用電磁場(chǎng)理論計(jì)算調(diào)控的微納結(jié)構(gòu)圖形的尺寸參數(shù)，獲得提高光柵所需要衍射級(jí)的衍射效率。

本發(fā)明還提供了一種高衍射效率光柵制備方法，包括如下步驟：

（1）在光柵基材上涂布感光材料，利用光刻的方法記錄第一組一維光柵圖形，經(jīng)顯影，獲得一維光柵掩膜結(jié)構(gòu)；利用離子刻蝕方法，將光柵掩膜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到光柵基材上，獲得一維光柵；

（2）將步驟（1）中獲得的所述一維光柵再次涂布感光材料，利用光刻的方法，記錄下第二組一維光柵圖形，經(jīng)顯影，獲得多維光柵掩膜結(jié)構(gòu)；利用離子刻蝕方法，將光柵掩膜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到光柵基材上，最終獲得多維層疊結(jié)構(gòu)光柵。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提出在現(xiàn)有的光柵柵齒和柵谷制作微納結(jié)構(gòu)，形成多維層疊結(jié)構(gòu)光柵，能夠?qū)θ肷涞焦鈻派系墓鈭?chǎng)振幅和相位進(jìn)一步的調(diào)控，增加了光柵的衍射效率控制參數(shù)，利用電磁場(chǎng)理論優(yōu)化設(shè)計(jì)微納結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以進(jìn)一步提高光柵的衍射效率。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例一中的透射光柵衍射示意圖。

圖2是實(shí)施例一中的多維層疊光柵結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是實(shí)施例一中的多維層疊光柵結(jié)構(gòu)與一維矩陣光柵效率衍射圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例一：參見圖1所示，有一透射光柵，基板材料為熔石英，光柵的柵齒為矩形，柵齒的占寬比x1:d1=0.65,光柵的周期d1=1.063um, h1=2.56，光譜范圍960nm-1160nm，入射角29.88度。

1、在石英光柵基材上涂布光刻膠感光材料，利用全息光刻的方法記錄第一組一維光柵圖形，光柵周期d1=1.063um，經(jīng)顯影，獲得一維光柵掩膜結(jié)構(gòu)；利用離子刻蝕方法，將光柵掩膜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到光柵基材上，獲得一維透射光柵；