[發明專利]一種窄周期長波紅外多層光柵結構

有效

• 申請號: 201810813444.5
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN110275233B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 趙永強;劉芯羽;湯超龍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學深圳研究院
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 西安佳士成專利代理事務所合伙企業(普通合伙) 61243
• 代理人: 李東京

本發明公開了一種窄周期長波紅外多層光柵結構及其制備流程，解決了現有大周期光柵在組成光柵陣列時，無法滿足光柵區域無限大前提條件的問題。本發明的一種窄周期長波紅外多層光柵結構，自上而下依次包含光柵層、基底層和高反層；所述高反層包含三層，分別是高反層高折射率層以及設置在高反層高折射率層上下表面的高反層低折射率層；所述光柵層與基底層厚度相同，兩個高反層低折射率層的厚度相同；所述光柵層包含在同一平面分布的高折射率材料和低折射率材料；高折射率材料為碲，低折射率材料為鍺；所述基底層選用金屬材料鍺；所述高反層高折射率層的材料為鍺，高反層低折射率層的材料為氯化鈉。

技術領域

本發明屬于微納器件設計技術領域，涉及一種光柵周期可在0.1μm-1μm自由調節的窄周期長波紅外多層帶通光柵結構。

背景技術

光柵是多光譜濾光片陣列的一種基本組成單元。由光柵組成的多光譜濾光片陣列結構緊湊、體積小、重量輕、不需要額外的驅動設備，是當前多光譜成像領域的重要研究方向。設計具有良好帶通特性、低旁帶效應的光柵結構是多光譜濾光片陣列設計的前提和基礎。

導模共振亞波長濾光器件因其具有極窄的帶寬、極高的衍射效率和低旁帶效應等優點，近年來受到廣泛的關注。亞波長波導光柵，光柵層可以近似的等效于折射率為光柵平均折射率的各向同性波導。此時，可以用等效波導理論進行分析。根據等效波導理論設計的傳統的單層、雙層長波紅外光譜光柵均存在光柵周期大的問題，但在光柵理論設計過程中，均假定光柵區域是無限大的平面，大周期光柵在組成光柵陣列時，單個像元內只存在極少個光柵結構，這與光柵理論設計過程中光柵區域無限大的前提假定是相矛盾的。這類大周期光柵在應用于實際時，光譜響應往往與理論結果差距很大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種窄周期長波紅外多層光柵結構，解決了現有大周期光柵在組成光柵陣列時，無法滿足光柵區域無限大前提條件的問題。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種窄周期長波紅外多層光柵結構，自上而下依次包含光柵層、高反層和基底層；所述高反層包含三層，分別是高反層高折射率層以及設置在高反層高折射率層上下表面的高反層低折射率層；

所述光柵層與基底層厚度相同，兩個高反層低折射率層的厚度相同；

所述光柵層包含在同一平面分布的高折射率材料和低折射率材料；高折射率材料為碲，低折射率材料為鍺；

所述基底層選用金屬材料鍺；

所述高反層高折射率層的材料為鍺，高反層低折射率層的材料為氯化鈉。

作為本發明的一種優選實施方式：所述長波紅外為8μm-12μm波段；光柵周期為0.1μm-1μm。

作為本發明的一種優選實施方式：所述光柵層的占空比為0.5。

作為本發明的一種優選實施方式：所述光柵層厚度為0.3μm-0.9μm。

作為本發明的一種優選實施方式：所述高反層高折射率層厚度為0.95μm-1.72μm。

作為本發明的一種優選實施方式：光柵層和基底層厚度為0.605μm，光柵層的占空比0.5；高反層高折射率層厚度為1.33μm，高反層低折射率層厚度為1.37μm。

本發明還公開了任一上述的一種窄周期長波紅外多層光柵結構的制備流程，其包含如下步驟：

(1)鍍膜：各層采用鍍膜的方式，采用離子束濺射淀積技術運用一個功率較大的濺射離子源產生高密度的高能離子轟擊靶材，在高真空條件下實施高速的濺射淀積；輔助離子源用來改善膜層的致密度和反應度，實現在低于100℃的低溫下超低光學損耗和超多層膜的制備；