[發(fā)明專利]一種衍射效率漸變的光柵耦合器制備裝置和制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910092457.2
• 申請(qǐng)日: 2019-01-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109597157B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡志堅(jiān);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: 蘇州市中南偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 楊慧林

本發(fā)明公開(kāi)了一種衍射效率漸變的光柵耦合器制備裝置和制備方法，包括：離子束發(fā)生器，其發(fā)出離子束以刻蝕光柵；擋板，其位于所述離子束發(fā)生器的下側(cè)，所述擋板上開(kāi)設(shè)有通孔；沿x方向，所述通孔在y方向的寬度漸變；樣品臺(tái)，其位于所述擋板下側(cè)，所述樣品臺(tái)用于放置樣品，所述樣品為光柵基板，所述光柵基板上設(shè)置有光柵掩膜；動(dòng)力組件，其驅(qū)動(dòng)所述樣品臺(tái)或所述擋板沿y方向勻速運(yùn)動(dòng)；其中，x方向和y方向?yàn)樗矫嫔舷嗷ゴ怪钡姆较颍凰鰟?dòng)力組件驅(qū)動(dòng)所述樣品與所述通孔在y方向發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，所述離子束經(jīng)所述通孔在樣品上刻蝕出槽深漸變的光柵。其能夠刻蝕衍射效率漸變的光柵，精度高，便于實(shí)施。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種衍射效率漸變的光柵耦合器制備裝置和制備方法。

背景技術(shù)

頭盔顯示器和眼鏡鏡片集成顯示器近年發(fā)展十分迅速，特別是在虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)顯示中應(yīng)用越來(lái)越多。這類顯示器需要將圖形由微型圖像源耦合到顯示鏡片上，波導(dǎo)光柵耦合器起到了至關(guān)重要的作用。光柵耦合器利用了光的衍射，將一部分光導(dǎo)向人眼方向，其余大部分光繼續(xù)沿著波導(dǎo)傳輸，因而光線能夠充滿整個(gè)視場(chǎng)。目前，大部分的光柵耦合器是由均勻槽深的光柵線條組成，衍射效率相對(duì)均勻，但是這就導(dǎo)致沿著光波導(dǎo)傳輸路徑耦合出射光的能量呈現(xiàn)指數(shù)衰減的趨勢(shì)，即出射光并不均勻。反過(guò)來(lái)理解，如果需要得到均勻的出射光分布，就要求光柵耦合器的衍射效率呈現(xiàn)非均勻的分布，也就是光柵沿傳播方向應(yīng)該具有非均勻的槽深。

1993年，Keith A Bates等人在Applied Optics雜志第32卷第12期發(fā)表論文，闡述了一種變槽深光柵的制造方法。如圖1所示，為該制造方法的原理示意圖。其中，在光柵掩膜20的上側(cè)同一高度設(shè)置有第一擋板60和第二擋板61，而第一擋板60固定設(shè)置，第二擋板61相對(duì)于第一擋板水平運(yùn)動(dòng)，而第一擋板60與第二擋板61間具有縫隙，離子束透過(guò)縫隙對(duì)光柵進(jìn)行刻蝕。而隨著第二擋板相對(duì)于第一擋板移動(dòng)，縫隙逐漸變大，這就使得光柵的各個(gè)區(qū)域接收離子束刻蝕的時(shí)間不一樣。如圖1所示，當(dāng)?shù)诙醢逑蛴乙苿?dòng)時(shí)，位于縫隙下側(cè)的光柵，相對(duì)于右側(cè)區(qū)域，其光柵左側(cè)區(qū)域的離子束刻蝕時(shí)間長(zhǎng)，這就使得該處的光柵槽深大，而光柵右側(cè)區(qū)域，其離子束刻蝕時(shí)間短，這就使得該處的光柵槽深淺。如此，通過(guò)控制第二擋板的移動(dòng)速度，可以控制光柵的槽深，得到變槽深的光柵耦合器。

上述的變槽深的光柵耦合器制作方法，是通過(guò)控制第二擋板的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，為了制作這種變槽深的光柵耦合器，通常需要控制第二擋板做變速運(yùn)動(dòng)。而光柵具有微納結(jié)構(gòu)，位于光柵掩膜上側(cè)的擋板的變速運(yùn)動(dòng)的控制方法復(fù)雜，需要專門的控制機(jī)構(gòu)和程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，且重復(fù)率不高，實(shí)驗(yàn)的精度也較差，這就導(dǎo)致最終的成品的良率較低；此外，由于該方案中，運(yùn)動(dòng)中需要考慮兩個(gè)擋板的相對(duì)位置關(guān)系，第一擋板和第二擋板會(huì)出現(xiàn)的錯(cuò)位、偏離等問(wèn)題，這就極大的影響了實(shí)驗(yàn)精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種衍射效率漸變的光柵耦合器制備裝置和制備方法，其能夠刻蝕衍射效率漸變的光柵，精度高，便于實(shí)施。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種衍射效率漸變的光柵耦合器制備裝置，包括：

離子束發(fā)生器，其發(fā)出離子束以刻蝕光柵；

擋板，其位于所述離子束發(fā)生器的下側(cè)，所述擋板上開(kāi)設(shè)有通孔；沿x方向，所述通孔在y方向的寬度漸變；

樣品臺(tái)，其位于所述擋板下側(cè)，所述樣品臺(tái)用于放置樣品，所述樣品為光柵基板，所述光柵基板上設(shè)置有光柵掩膜；

動(dòng)力組件，其驅(qū)動(dòng)所述樣品臺(tái)或所述擋板沿y方向勻速運(yùn)動(dòng)；

其中，x方向和y方向?yàn)樗矫嫔舷嗷ゴ怪钡姆较颍凰鰟?dòng)力組件驅(qū)動(dòng)所述樣品與所述通孔在y方向發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，所述離子束經(jīng)所述通孔在樣品上刻蝕出槽深漸變的光柵。