[發明專利]一種陣列式窄帶濾光片及其制備方法

有效

• 申請號: 201910325922.2
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110007386B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 高勁松;高勁柏;王笑夷;楊海貴;劉海;王延超
• 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: G02B5/20
• 分類號: G02B5/20;G02B5/18;G02B5/00;C23C14/35;C23C14/30;C23C14/18;C23C14/04
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

1.一種陣列式窄帶濾光片，其特征在于，包括基底和相互雜化嵌套在基底上的等間隔的第一光柵和第二光柵，所述第一光柵和第二光柵構成等離激元復合光柵，所述等離激元復合光柵周期為第一光柵和第二光柵的寬度之和；

所述第一光柵沿著基底由下而上依次由底部金屬層、介質層、頂部金屬層組成，所述第二光柵沿著基底由下而上依次由介質層、頂部金屬層組成；

所述第一光柵的寬度為W1,第二光柵的寬度為W2，寬度占比W2/W1的范圍為0.6-1.6；

所述等離激元復合光柵周期為a，a的取值范圍為1.8-2.2μm。

2.如權利要求1所述的一種陣列式窄帶濾光片，其特征在于，所述第一光柵和第二光柵的介質層、頂部金屬層厚度對應相同。

3.如權利要求1所述的一種陣列式窄帶濾光片，其特征在于，所述第一光柵、第二光柵的介質層與基底材料相同，均為二氧化硅，所述第一光柵的底部金屬層、頂部金屬層以及第二光柵的頂部金屬層所用材料均為金。

4.一種制備權利要求1所述 的陣列式窄帶濾光片的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1:利用有限時域差分算法和表面等離激元色散關系確定具有特定工作中心波長的等離激元復合光柵周期，進一步調諧介質層厚度和光柵寬度占比參數達到所需要的透射率、帶寬和旁峰抑制，確定等離激元復合光柵的各個參數；

利用Bragg耦合和表面等離子體波數匹配原理，透射波長計算公式如下：

式中λ為中心工作波長；a為等離激元復合光柵周期；

ε_m和ε_d分別是金屬和介質材料的介電常數，i為諧波共振級次；

S2:在基底上，采用紫外光刻或激光直寫加工工藝，依照指定工作波長、等離激元復合光柵周期a以及第二光柵和第一光柵的寬度占比W2/W1，制備光刻膠掩膜條紋；

S3:首先在光刻膠掩膜條紋上，采用電子束蒸發或磁控濺射鍍膜技術，制備間隔分布的第一光柵底部金屬層；然后利用剝離技術，在基底上形成金屬納米線；最后再次采用上述鍍膜技術，制備第一光柵、第二光柵的介質層和頂部金屬層，形成多組等離激元復合光柵；

或：首先采用反應離子束刻蝕技術在基底上刻畫合理深度的凹槽圖案，采用電子束蒸發或磁控濺射鍍膜技術，依次鍍第一光柵的底部金屬層和介質層；然后采用剝離技術去除掩膜，原凹槽臺階高出部分構成第二光柵介質層，最后再次利用上述鍍膜技術，制備第一光柵和第二光柵的頂部金屬層，形成多組等離激元復合光柵。

5.如權利要求4所述的一種陣列式窄帶濾光片的制備方法，其特征在于，所述第一光柵和第二光柵的介質層、頂部金屬層厚度對應相同。

6.如權利要求4所述的一種陣列式窄帶濾光片的制備方法，其特征在于，所述第一光柵、第二光柵的介質層與基底材料相同，均為二氧化硅，所述第一光柵的底部金屬層、頂部金屬層以及第二光柵的頂部金屬層所用材料均為金。