[發明專利]空間光調制器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110658175.1
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113391471B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 田立飛;李智勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G02F1/03
• 分類號: G02F1/03;G02F1/09;G02F1/11
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本公開提供一種空間光調制器，包括：調制層單元，包括依次設置的不同折射率的第一調制層、第二調制層和第三調制層；所述第二調制層的折射率與所述第一調制層和第三調制層不同，所述第一調制層、第二調制層和第三調制層中至少一個調制層設置有至少一個圖形單元；電極單元，包括正電極和負電極，位于所述圖形單元的間隙之中，所述電極單元能夠調節所述電極單元所接觸的調制層所述第二調制層的光學性質。同時本公開還提供一種空間光調制器的制備方法。

技術領域

本公開涉及光學技術領域，尤其涉及一種空間光調制器及其制備方法。

背景技術

空間光調制器是一種能夠調節光波的波長、振幅和相位等光學參量的光學器件。空間光調制器在空間光通信、生化傳感器、光學計算機和數字全息成像等領域具有重要作用。隨著信息時代的快速發展，空間光調制器有望促進光學寬帶網絡等產品的性能提升。

傳統的空間光調制器包含穩定性較低的有機材料和復雜的結構。由于材料和結構的性能限制，空間光調制器存在插入損耗高和調制速度低的缺點。目前空間光調制器的種類主要是液晶空間光調制器。液晶空間光調制器的主要功能材料是液晶，還包括導向層和封框膠。封框膠等連接結構容易移動，存在固定穩定性弱的問題。液晶的使用溫度通常不超過50℃。液晶、導向層和封框膠都是溫度穩定性較低的有機物，在光照和較高溫度下使用容易老化，存在使用溫度低、使用壽命短的問題。液晶空間光調制器的調制機理通常采用液晶的電致雙折射效應，由于液晶材料、液晶層的厚度的最小均勻性和液晶層最小厚度的限制，液晶空間光調制器存在插入損耗高和調制速度低的缺點，插入損耗為1.5dB(反射率72％)，調制速度通常在百赫茲量級。

因為液晶空間光調制器包含的結構零件較多，液晶空間光調制器的制備方法存在加工步驟多、加工難度高、生產成本高和成品率低的缺點。液晶空間光調制器的制備步驟通常包括硅基互補金屬氧化物半導體集成電路的制備步驟和液晶面板貼合封裝的步驟。硅基互補金屬氧化物半導體集成電路的制備步驟通常包括第一次沉積氧化硅、第一次圖形化、離子注入、去除剩余氧化硅、第二次沉積氧化硅、沉積氮化硅、第二次圖形化、第三次沉積氧化硅、沉積氮化硅、第三次圖形化以及制備接觸孔、柵極和電極等，共包括9次沉積、3次離子注入和7次圖形化等19個步驟，成品率為90％。液晶面板貼合封裝的步驟包括制備導向層、曝光導向層、涂布封框膠、液晶灌注和涂布封口膠等5個步驟，成品率為30％。因此，液晶空間光調制器的制備步驟共24個，成品率為27％，成品率較低，生產成本高。其中，圖形化的次數較多、對準偏差較大，接觸孔的制備難度大，涂布封框膠對準偏差較大，因此液晶空間光調制器的加工難度高。

發明內容

(一)要解決的技術問題

基于上述問題，本公開提供了一種空間光調制器及其制備方法，以緩解現有技術中空間光調制器插入損耗高、調制速度低、穩定性低、使用壽命短、加工步驟多、加工難度高、成品率低、生產成本高等技術問題。

(二)技術方案

本公開的一個方面，提供一種空間光調制器，包括：調制層單元，包括依次設置的不同折射率的第一調制層、第二調制層和第三調制層；所述第二調制層的折射率與所述第一調制層和第三調制層不同，所述第一調制層、第二調制層和第三調制層中至少一個調制層設置有至少一個圖形單元；電極單元，包括正電極和負電極，位于所述圖形單元的間隙之中，所述電極單元能夠調節所述電極單元所接觸的調制層所述第二調制層的光學性質。

根據本公開實施例，所述電極單元位于所述第一調制層、所述第二調制層和所述第三調制層的任意一層的上方并與對應的調制層接觸。

根據本公開實施例，所述電極單元位于所述第一調制層、所述第二調制層或所述第三調制層每一層的上方并與對應的調制層接觸。

根據本公開實施例，所述調制層單元包括至少三層調制層，任意相鄰的兩層調制層之間的折射率差的絕對值至少具有兩種。