CN1928740A - 制作光子晶体的无透镜光学装置 - Google Patents

制作光子晶体的无透镜光学装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1928740A
CN1928740A CN 200610122343 CN200610122343A CN1928740A CN 1928740 A CN1928740 A CN 1928740A CN 200610122343 CN200610122343 CN 200610122343 CN 200610122343 A CN200610122343 A CN 200610122343A CN 1928740 A CN1928740 A CN 1928740A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
photonic crystal
optical element
lens
combined optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200610122343
Other languages
English (en)
Other versions
CN100442171C (zh
Inventor
张向苏
刘守
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen University
Original Assignee
Xiamen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen University filed Critical Xiamen University
Priority to CNB2006101223430A priority Critical patent/CN100442171C/zh
Publication of CN1928740A publication Critical patent/CN1928740A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100442171C publication Critical patent/CN100442171C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

制作光子晶体的无透镜光学装置，涉及一种无透镜光学系统，尤其是涉及一种用于制备具有二维六角或三维六角层叠结构的全息光子晶体的无透镜光学装置。提供一种可方便制作高质量大面积光子晶体的无透镜光学装置。设有激光器、扩束空间滤波器、组合光学元件和全息记录干版，扩束空间滤波器设于激光器的光束输出光路上，组合光学元件设于扩束空间滤波器的输出光路上，全息记录干版放置于干涉区域。组合光学元件以硬质不透明材料为基板，在基板上设置有3个对称排列的全息图，全息图之间相隔120°并与基板中心有相同距离。基板上设有3或4个孔，3个孔环绕基板中心对称排列，3个孔之间相隔120°并与基板中心有相同距离；另1个孔设在基板中心。

Description

制作光子晶体的无透镜光学装置
技术领域
本发明涉及一种无透镜光学系统，尤其是涉及一种用于制备具有二维六角或三维六角层叠结构的全息光子晶体的无透镜光学装置。
背景技术
光子晶体是一种折射率呈周期性变化的人造晶体，它对光子象半导体对电子一样存在带隙，因此亦被称为“可控制光子流动的半导体”。光子晶体对光的特殊传播效应使得它有着广泛而重要的应用，近年来对其制备技术的研究是世界性的热门课题。到目前为止，虽然光子晶体制作方法的研究取得了很大进展，但如何廉价、快速、大批量、大面积地制作光子晶体，并能方便地将光子晶体制作到所需要的元器件中，仍是研究的重点。本申请人在专利号为200420001973.9的实用新型专利中提供一种制作三维光子晶体的四束光曝光装置。另外，本申请人在申请号为200410003007.5的发明专利申请中公开了一种三维光子晶体制备方法及其装置。在光子晶体制作系统中设有一准直透镜，用于将扩束的激光转变为平行光照射在光栅版上。在光栅版上设有3个对称的光栅，并在中心设有一通光孔。当一束平行光照射在光栅版上时，在其后方会产生4束光，其中1束是中心的透过光，另3束是3个光栅的一级衍射光。这4束光相交并干涉，产生三维光子晶体结构。该系统存在的缺点是：(1)透镜本身的质量缺陷会产生像差，影响光栅版产生的衍射光的质量；(2)若系统光路调整有细微的不精确，则照射在光栅版上的光不是平行光，形成的光子晶体结构将产生不规则形变；(3)光栅版的大小决定了制作的光子晶体面积的大小，而光栅版的大小又受到准直透镜的限制，大尺寸(直径300mm以上)、高质量的准直透镜不仅价格昂贵，而且很难获得，所以光子晶体的面积难以做得很大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的光子晶体制作系统中存在的上述诸多问题，提供一种可以很方便地制作高质量的大面积光子晶体的无透镜光学装置。
本发明设有：
激光器，作为系统光源，其波长与所使用的全息记录干版的敏感波长一致；
扩束空间滤波器，用于将激光扩束和空间滤波，以形成球面波，扩束空间滤波器设于激光器的光束输出光路上；
组合光学元件，用于产生多束相干光，组合光学元件设于扩束空间滤波器的输出光路上；
全息记录干版，用于记录组合光学元件所形成的干涉图案，以形成光子晶体晶格结构，全息记录干版放置于干涉区域。
全息记录干版经曝光及通常的化学处理后，即在记录材料中制作成具有二维六角或三维六角层叠结构的全息光子晶体。
所述的多束相干光为三束相干光，所形成的干涉图案为二维六角干涉图案；或所述的多束相干光为四束相干光，所形成的干涉图案为三维六角层叠干涉图案。
所述的组合光学元件以硬质不透明材料为基板，在基板上设置有3个对称排列的全息图，全息图之间相隔120°并与基板中心有相同距离。
所述的基板上设有3个孔，3个孔环绕基板中心对称排列，3个孔之间相隔120°并与基板中心有相同距离。3个孔用于缀入3个对称排列的全息图，以产生三光束干涉，此三束光由3个全息图的重现光构成，由此可制作具有二维六角结构的全息光子晶体。
所述的基板上可设有4个孔，其中3个孔环绕基板中心对称排列，3个孔之间相隔120°并与基板中心有相同距离，3个孔用于缀入全息图，由3个全息图的重现光构成三束光；另1个孔设在基板中心，以产生四光束干涉，可制作具有三维六角层叠结构的全息光子晶体。
所述的组合光学元件上的全息图可通过全息图制作装置制成。
与现有的光子晶体制作系统相比，本发明的突出优点在于：
1.因为光子晶体制作系统中不用准直透镜，所以多光束干涉图案无噪声、无失真，系统稳定、便捷。2.只要对系统中组合光学元件的基板做微小改变，就可以分别用于制作二维六角或三维六角层叠(包括fcc结构)光子晶体，而不用改变整个系统。3.光子晶体制作系统对组合光学元件的大小没有限制，而组合光学元件的大小决定了所制作的光子晶体的大小，所以该系统可以制作大面积光子晶体(直径几个厘米以上)。4.由于该系统稳定、紧凑，制作光子晶体过程快速、成本低，同时可大面积制作光子晶体，所以可应用于半导体工业光子晶体器件的大批量生产。
附图说明
图1为本发明实施例的结构组成示意图。
图2为本发明实施例中的组合光学元件基板开孔示意图。
图3为本发明实施例的组合光学元件中全息图制作装置的结构组成示意图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
参见图1和图2，本发明实施例设有激光器1、扩束空间滤波器2、组合光学元件3和全息记录干版4。激光器1作为系统光源，其波长与所使用的全息记录干版4的敏感波长一致。扩束空间滤波器2用于将激光器1输出的光束扩束和空间滤波，以形成球面波，扩束空间滤波器2设于激光器1的光束输出光路上。组合光学元件3用于产生多束相干光，组合光学元件3设于扩束空间滤波器2的输出光路上。全息记录干版4用于记录组合光学元件所产生的光束所形成的干涉图案，以形成光子晶体晶格结构，全息记录干版4放置于干涉区域。全息记录干版4经曝光及通常的化学处理后，即在记录材料中制作成具有二维六角或三维六角层叠结构的全息光子晶体。多束相干光可为三束相干光，所形成的干涉图案为二维六角干涉图案。或者多束相干光为四束相干光，所形成的干涉图案为三维六角层叠干涉图案。
在组合光学元件3上设置有3个对称排列的全息图31，全息图31之间相隔120°并与基板中心有相同距离。组合光学元件3的基板采用硬质不透明材料制成。在基板上可设有4个孔，其中3个孔32环绕基板中心对称排列，3个孔32之间相隔120°并与基板中心有相同距离，3个孔32用于缀入全息图，由3个全息图的重现光构成三束光；另1个孔(称为中心孔)33设在基板中心，以产生四光束干涉，由此可制作具有三维六角层叠结构的全息光子晶体。
当需要制作具有二维六角结构的全息光子晶体时，可将中心孔33遮挡。
图3给出一种组合光学元件的全息图制作装置，设有激光器5、分光镜6、反射镜7、扩束空间滤波器8与9、准直透镜10和全息记录干版11。激光器5作为系统光源，分光镜6用于将激光器5输出的光束分成二束光，分别作为物光和参考光，分光镜6设于激光器5的输出光路上。反射镜7设于分光镜6的物光(反射光)光路上，扩束空间滤波器8与9分别用于将分光镜6的透射光和反射镜7的反射光扩束，扩束空间滤波器8与9分别设于分光镜6的参考光(透射光)光路上和反射镜7的物光(反射光)光路上。准直透镜10用于将物光转变为平行物光，准直透镜10设于设在反射镜7反射光扩束滤波的扩束空间滤波器8的输出光路上；全息记录干版11用于记录干涉图案，全息记录干版11设于平行物光和参考光的光路上，平行物光与系统光轴的夹角为θ，θ由所制作光子晶体对晶格常数的要求而自行确定。
参见图1和图3，无透镜光学装置中的扩束空间滤波器2至组合光学元件3之间的距离L与全息图制作装置中参考光光路的扩束空间滤波器9至全息记录干版11之间的距离L相同；组合光学元3中3个全息图31的中心至组合光学元中心之间的距离与全息图制作装置中全息记录干版11的中心至系统光轴之间的距离相同。如此设置能使组合光学元件中全息图的一级衍射光是平行光且具有衍射角θ。全息记录干版11的中心与光轴的距离为D。

Claims (4)

1.制作光子晶体的无透镜光学装置，其特征在于设有：
激光器，作为系统光源；
扩束空间滤波器，用于将激光扩束和空间滤波，以形成球面波，扩束空间滤波器设于激光器的光束输出光路上；
组合光学元件，用于产生多束相干光，组合光学元件设于扩束空间滤波器的输出光路上；
全息记录干版，用于记录组合光学元件所产生的多束光形成的干涉图案，以形成光子晶体晶格结构，全息记录干版放置于干涉区域。
2.如权利要求1所述的制作光子晶体的无透镜光学装置，其特征在于所述的组合光学元件设有一基板，在基板上设置有3个对称排列的全息图，全息图之间相隔120°并与基板中心有相同距离；基板上设有3个孔，3个孔环绕基板中心对称排列，3个孔之间相隔120°并与基板中心有相同距离。
3.如权利要求1所述的制作光子晶体的无透镜光学装置，其特征在于所述的组合光学元件的基板上设有4个孔，其中3个孔环绕基板中心对称排列，3个孔之间相隔120°并与基板中心有相同距离，另1个孔设在基板中心。
4.如权利要求1所述的制作光子晶体的无透镜光学装置，其特征在于所述的激光器的波长与全息记录干版的敏感波长一致。
CNB2006101223430A 2006-09-25 2006-09-25 制作光子晶体的无透镜光学装置 Expired - Fee Related CN100442171C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101223430A CN100442171C (zh) 2006-09-25 2006-09-25 制作光子晶体的无透镜光学装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101223430A CN100442171C (zh) 2006-09-25 2006-09-25 制作光子晶体的无透镜光学装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1928740A true CN1928740A (zh) 2007-03-14
CN100442171C CN100442171C (zh) 2008-12-10

Family

ID=37858734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006101223430A Expired - Fee Related CN100442171C (zh) 2006-09-25 2006-09-25 制作光子晶体的无透镜光学装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100442171C (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102798930A (zh) * 2012-09-07 2012-11-28 厦门大学 基于全息干涉术的光子晶体制造装置
CN103092004A (zh) * 2013-01-18 2013-05-08 厦门大学 制造三维密排光子晶体阵列结构的全息系统
CN106842377A (zh) * 2017-04-13 2017-06-13 中原工学院 一种制作三维光子晶格或光子准晶的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3811840B2 (ja) * 1999-05-21 2006-08-23 独立行政法人科学技術振興機構 レーザー干渉によるフォトニック結晶構造の作成方法
CN100406931C (zh) * 2004-01-09 2008-07-30 厦门大学 三维光子晶体制备方法及其装置
JP2005316233A (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> フォトニック結晶構造作成方法および装置
CN100399214C (zh) * 2005-04-08 2008-07-02 中国科学院上海光学精密机械研究所 无透镜同轴记录全息位相差放大装置
CN100370633C (zh) * 2005-06-10 2008-02-20 厦门大学 在发光二极管中制备光子晶体的方法及其装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102798930A (zh) * 2012-09-07 2012-11-28 厦门大学 基于全息干涉术的光子晶体制造装置
CN102798930B (zh) * 2012-09-07 2014-08-27 厦门大学 基于全息干涉术的光子晶体制造装置
CN103092004A (zh) * 2013-01-18 2013-05-08 厦门大学 制造三维密排光子晶体阵列结构的全息系统
CN106842377A (zh) * 2017-04-13 2017-06-13 中原工学院 一种制作三维光子晶格或光子准晶的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100442171C (zh) 2008-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW516030B (en) Three-dimensional imaging system
US10690817B2 (en) Ultra-thin, planar, plasmonic metadevices
US9019468B2 (en) Interference projection exposure system and method of using same
US7935459B2 (en) Photo-masks and methods of fabricating surface-relief grating diffractive devices
GB2509536A (en) Diffraction grating
CN202013486U (zh) 单折射棱镜大面积制作光子晶体和光子准晶的装置
US7492442B2 (en) Adjustable resolution interferometric lithography system
CN110361864B (zh) 基于惠更斯超颖表面产生贝塞尔光束阵列的方法
CN100442171C (zh) 制作光子晶体的无透镜光学装置
US9454132B2 (en) Integrated hologram optical device
CN100406931C (zh) 三维光子晶体制备方法及其装置
CN218037416U (zh) 体全息光栅制备系统和体全息光栅
US20150198812A1 (en) Photo-Mask and Accessory Optical Components for Fabrication of Three-Dimensional Structures
JP2629671B2 (ja) ホログラフイツク露光方法
JP2005084485A (ja) 回折光学素子
US8102747B2 (en) Reading device
CN214410790U (zh) 全息存储用温度补偿装置
CN1928594A (zh) 组合光学元件全息图制作装置
JP2005037868A (ja) 反射防止面の形成方法、反射防止部材形成用金型の製造方法、金型、反射防止部材、金型製造用のマスター部材の製造方法
TWI506315B (zh) 光學混洗技術
US9599958B2 (en) Collinear holographic storage medium
Sergeev et al. Diffraction structures formed by two crossed superimposed diffraction gratings
CN110967945A (zh) 一种激光干涉光刻制作无调制阵列结构的系统及方法
CN104698800A (zh) 一种制备类一维结构的激光全息干涉方法
Nakano et al. Fabrication of the multi-level phase type hologram for display using the laser direct write lithography system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20081210

Termination date: 20120925