CN108802881A - 一种高衍射效率光栅结构和制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高衍射效率光栅结构，在一维光栅的栅齿和栅谷上分别进行微纳结构图形调控，获得多维层叠光栅结构。本发明提出在现有的光栅栅齿和栅谷制作微纳结构，形成多维层叠结构光栅，能够对入射到光栅上的光场振幅和相位进一步的调控，增加了光栅的衍射效率控制参数，利用电磁场理论优化设计微纳结构参数，可以进一步提高光栅的衍射效率。

Description

一种高衍射效率光栅结构和制备方法
技术领域
本发明涉及一种高效率衍射光栅结构和制作方法，属于光学元件制作技术领域。
背景技术
光栅是一种重要的衍射光学器件，光栅可以实现光谱分光，被广泛应用于光谱仪，激光器等光学系统中。如何进一步提高光栅的衍射效率，提升光能利用率，减小噪声，一直是人们不懈的追求。通过设计不同的光栅结构可以改变光栅的衍射效率。有鉴于此，提出一种新的光栅设计思路，在已有的光栅结构基础之上，对光栅的栅齿和栅谷进行新的微纳结构图形调控，获得更高的衍射效率和带宽，显然对提高光栅的光能利用率具有重要意义。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种高效率衍射光栅结构和制备方法，通过在光栅的栅齿和栅谷制作微纳结构，从而对入射至光栅的光场进行调控，能使得光栅的衍射效率获得提升。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种高衍射效率光栅结构，在一维光栅的栅齿和栅谷上分别进行微纳结构图形调控，获得多维层叠光栅结构。
优选地，所述微纳结构图形为一维光栅。
优选的技术方案，以本底的一维光栅为第一组一维光栅，设置在第一组一维光栅的栅齿和栅谷上的一维光栅为第二组一维光栅，第一组一维光栅的刻线方向与第二组一维光栅的刻线方向垂直设置。
本发明利用电磁场理论计算调控的微纳结构图形的尺寸参数，获得提高光栅所需要衍射级的衍射效率。
本发明还提供了一种高衍射效率光栅制备方法，包括如下步骤：
（1）在光栅基材上涂布感光材料，利用光刻的方法记录第一组一维光栅图形，经显影，获得一维光栅掩膜结构；利用离子刻蚀方法，将光栅掩膜结构转移到光栅基材上，获得一维光栅；
（2）将步骤（1）中获得的所述一维光栅再次涂布感光材料，利用光刻的方法，记录下第二组一维光栅图形，经显影，获得多维光栅掩膜结构；利用离子刻蚀方法，将光栅掩膜结构转移到光栅基材上，最终获得多维层叠结构光栅。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明提出在现有的光栅栅齿和栅谷制作微纳结构，形成多维层叠结构光栅，能够对入射到光栅上的光场振幅和相位进一步的调控，增加了光栅的衍射效率控制参数，利用电磁场理论优化设计微纳结构参数，可以进一步提高光栅的衍射效率。
附图说明
图1是实施例一中的透射光栅衍射示意图。
图2是实施例一中的多维层叠光栅结构示意图。
图3是实施例一中的多维层叠光栅结构与一维矩阵光栅效率衍射图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见图1所示，有一透射光栅，基板材料为熔石英，光栅的栅齿为矩形，栅齿的占宽比x1:d1=0.65,光栅的周期d1=1.063um, h1=2.56，光谱范围960nm-1160nm，入射角29.88度。
1、在石英光栅基材上涂布光刻胶感光材料，利用全息光刻的方法记录第一组一维光栅图形，光栅周期d1=1.063um，经显影，获得一维光栅掩膜结构；利用离子刻蚀方法，将光栅掩膜结构转移到光栅基材上，获得一维透射光栅；
2、在一维透射光栅上涂布光刻胶，利用全息光刻方法，在一维光栅的正交方向记录全息光栅，光栅周期d2=0.5um，经显影，在原透射光栅的栅齿和栅谷上得到多维层叠结构光栅光刻胶掩模；
3、利用离子束刻蚀方法，将光刻胶掩模图形转移到原透射光栅的栅齿和栅谷中，清洗去除剩余光刻胶，形成新的多维层叠结构透射光栅；
4、其中透射光栅的栅齿和栅谷上的调控微纳结构设计为长方形，利用电磁场理论设计，长方形微纳结构x2=215nm， h2=240nm，周期d2=500nm，如图2所示；
5、光栅的-1级透射TE和TM平均衍射效率理论计算结果见图3，新型的多维层叠结构光栅衍射效率比原有的光栅结构的衍射效率有大幅提高。在波长为1060nm，-1级衍射效率从97.5% 增加到99.8%。在波长960nm处，-1级衍射效率从86%增加到 91.8%，在波长1160nm处，-1级衍射效率从93%增加到95%。

Claims (3)

1.一种高衍射效率光栅结构，其特征在于：在一维光栅的栅齿和栅谷上分别进行微纳结构图形调控，获得多维层叠光栅结构。
2.根据权利要求1所述的高衍射效率光栅结构，其特征在于：所述微纳结构图形为一维光栅。
3.一种高衍射效率光栅制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在光栅基材上涂布感光材料，利用光刻的方法记录第一组一维光栅图形，经显影，获得一维光栅掩膜结构；利用离子刻蚀方法，将光栅掩膜结构转移到光栅基材上，获得一维光栅；
（2）将步骤（1）中获得的所述一维光栅再次涂布感光材料，利用光刻的方法，记录下第二组一维光栅图形，经显影，获得多维光栅掩膜结构；利用离子刻蚀方法，将光栅掩膜结构转移到光栅基材上，最终获得多维层叠结构光栅。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114966926A (zh) * 2022-05-17 2022-08-30 北方夜视技术股份有限公司 一种大面积微纳叠层衍射光栅结构的制备方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4155627A (en) * 1976-02-02 1979-05-22 Rca Corporation Color diffractive subtractive filter master recording comprising a plurality of superposed two-level relief patterns on the surface of a substrate
JPS61242026A (ja) * 1985-04-19 1986-10-28 シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト 特定格子定数の表面格子の製造方法
JPH1164616A (ja) * 1997-08-20 1999-03-05 Canon Inc 回折光学素子及びそれを用いた光学系
CN1732402A (zh) * 2002-12-30 2006-02-08 辛文特公司 可配置的衍射光学元件
CN101046523A (zh) * 2006-03-30 2007-10-03 富士能佐野株式会社 衍射元件
JP2009175707A (ja) * 2007-12-27 2009-08-06 Seiko Epson Corp 微細構造体の製造方法
US20100020400A1 (en) * 2007-11-06 2010-01-28 Seiko Epson Corporation Diffractive optical element, method for manufacturing diffractive optical element, and laser beam machining method
CN102193125A (zh) * 2010-03-05 2011-09-21 日立麦克赛尔株式会社 偏振性衍射光栅及其制造方法以及使用其的光拾取装置
JP2014092730A (ja) * 2012-11-06 2014-05-19 Canon Inc 回折格子、それを用いた光学装置
TW201640153A (zh) * 2015-05-13 2016-11-16 明基材料股份有限公司 量子棒膜
CN107037515A (zh) * 2017-05-19 2017-08-11 中国科学技术大学 一种用于强激光系统中光束采样光栅的增透减反方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4155627A (en) * 1976-02-02 1979-05-22 Rca Corporation Color diffractive subtractive filter master recording comprising a plurality of superposed two-level relief patterns on the surface of a substrate
JPS61242026A (ja) * 1985-04-19 1986-10-28 シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト 特定格子定数の表面格子の製造方法
JPH1164616A (ja) * 1997-08-20 1999-03-05 Canon Inc 回折光学素子及びそれを用いた光学系
CN1732402A (zh) * 2002-12-30 2006-02-08 辛文特公司 可配置的衍射光学元件
CN101046523A (zh) * 2006-03-30 2007-10-03 富士能佐野株式会社 衍射元件
US20100020400A1 (en) * 2007-11-06 2010-01-28 Seiko Epson Corporation Diffractive optical element, method for manufacturing diffractive optical element, and laser beam machining method
JP2009175707A (ja) * 2007-12-27 2009-08-06 Seiko Epson Corp 微細構造体の製造方法
CN102193125A (zh) * 2010-03-05 2011-09-21 日立麦克赛尔株式会社 偏振性衍射光栅及其制造方法以及使用其的光拾取装置
JP2014092730A (ja) * 2012-11-06 2014-05-19 Canon Inc 回折格子、それを用いた光学装置
TW201640153A (zh) * 2015-05-13 2016-11-16 明基材料股份有限公司 量子棒膜
CN107037515A (zh) * 2017-05-19 2017-08-11 中国科学技术大学 一种用于强激光系统中光束采样光栅的增透减反方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘影等: "衍射效应对亚波长浮雕光栅抗反射效果的影响", 《装甲兵工程学院学报》 *
叶燕等: "用于光导板的亚微米光栅透射衍射特性分析", 《激光杂志》 *
李朝阳: "复合型透射式脉冲压缩光栅的设计与制作", 《光学精密工程》 *
赵华君: "《亚波长光栅光学》", 31 December 2017 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114966926A (zh) * 2022-05-17 2022-08-30 北方夜视技术股份有限公司 一种大面积微纳叠层衍射光栅结构的制备方法
CN114966926B (zh) * 2022-05-17 2023-08-04 北方夜视技术股份有限公司 一种大面积微纳叠层衍射光栅结构的制备方法

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