[發明專利]一種大面積微納疊層衍射光柵結構的制備方法

有效

• 申請號: 202210539415.0
• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN114966926B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 張勤東;趙恒;汪云;李耀斌;曾進能;張世超;馮輝;吳艷娟;黃麗書;張益銘
• 申請（專利權）人: 北方夜視技術股份有限公司
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

本發明公開了一種大面積微納疊層衍射光柵結構的制備方法，該方法是在已有的光柵結構基礎上，對光柵的柵齒進行微納結構圖形的結構以及材料進行調控，能夠在更大的帶寬下獲更高的衍射效率，對提高光柵的光能的利用率和夜視鏡成像的靈敏度以及降低光柵的制備成本具有重要意義；同時，通過光刻膠作為掩膜，在掩膜層上外延光柵層再帶膠剝離避開刻蝕的光柵制備方法能夠解決現有方法中衍射光柵制備難度大、產量低、無法進行大規模生產的問題。本發明通過改變所制備的衍射光柵的材料、周期，進一步提高了光柵的光能利用率，在實現大面積高效率微納衍射光柵的同時，保證該結構可以實現高效率、寬光譜的衍射，可以應用于夜視、光通信等領域。

技術領域

本發明涉及半導體微納加工領域，尤其涉及一種大面積微納疊層衍射光柵結構的制備方法，本發明能夠有效解決衍射光柵的光學元件的衍射效率會隨著波長偏離設計值而下降很快的問題，可以應用于夜視、光通信等領域。

背景技術

目前很多公共場所都安裝了監控系統，包括金融、保險、郵電等辦公場地的安保系統、道路上的測速抓拍系統以及惡劣工作條件下代替人工監視的偵測系統等等。這些監控系統一般都采用現成的光學成像鏡頭，而常用的光學成像鏡頭又都采用可見光成像。在光照充足的情況下，這些鏡頭的成像質量尚佳；但是在黑暗以及能見度不佳的情況下成像模糊，導致監控攝像機的清晰度存在很大問題，給圖像識別帶來很大困難，容易造成錯誤判斷。所以人們引入了夜視系統，但傳統的折反射式夜視鏡又因工作波段較寬而具有比較復雜的光學結構。

近年來，半導體微納加工方法的飛速發展使得微納衍射光柵制備難度大大降低，因此，采用含有衍射光柵的光學系統，可以利用其負色散特性替代負透鏡，減小了透鏡承擔的光焦度，減小了表面形狀的彎曲，更易實現色差的校正。雖然，應用于目視光學系統的衍射光柵減少了鏡片的數量，減輕了系統的重量，縮減了系統的成本；但是，現有的含有單層衍射光柵的光學元件的衍射效率會隨著波長偏離設計值而下降很快，同時，目前光柵加工中關鍵方法之一的刻蝕還存在許多問題，例如：濕法刻蝕可重復性差、成品率低；干法刻蝕效率低、成本高、價格昂貴。

如何進一步提高光柵的寬譜衍射效率和光能的利用率，同時實現高重復性、低成本的光柵制備方法是本領域技術人員所面臨的重要問題之一。

發明內容

本發明要解決的方法問題是克服現有方法的不足，提供一種大面積微納疊層衍射光柵結構的制備方法，該方法是在已有的光柵結構基礎上，對光柵的柵齒進行微納結構圖形的結構以及材料進行調控，在更大的帶寬下獲更高的衍射效率，對提高光柵的光能的利用率和夜視鏡成像的靈敏度以及降低光柵的制備成本具有重要意義。同時，通過光刻膠作為掩膜，在掩膜層上外延光柵層再帶膠剝離避開刻蝕的光柵制備方法更是解決了現有方法中衍射光柵制備難度大、產量低、無法進行大規模生產的問題。

本發明能夠有效解決衍射光柵的光學元件的衍射效率會隨著波長偏離設計值而下降很快的問題，可以應用于夜視、光通信等領域，在實現大面積高效率微納衍射光柵的同時，保證該結構可以實現高效率、寬光譜的衍射。

本發明解決上述問題所采用的方法方案為：

一種大面積微納疊層衍射光柵結構的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，提供一防光暈陰極玻璃襯底；

步驟二，在襯底的表面涂布負性光刻膠掩膜層A，利用紫外納米壓印方法將負性光刻膠掩膜層A圖形化，在襯底表面留下等間隔周期排列的圓柱型孔洞；

步驟三，在圖形化后的襯底表面和負性光刻膠掩膜層A的表面外延氧化硅光薄膜；外延結束后將襯底浸泡入丙酮溶液中，帶膠剝離負性光刻膠掩膜層A表面外延的氧化硅薄膜，留下圓柱型孔洞中的氧化硅圓柱形結構A；