一种可调二维光子微结构位相阵列器的制作方法

摘要

本发明公开了光通讯和光学多路成像技术领域中一种可调二维光子微结构位相阵列器的制作方法。技术方案是，在掺镁铌酸锂晶体基片上，利用成熟的半导体光刻技术工艺，并采用背向反转短脉冲极化电场技术，制作六角二维光子微结构位相阵列。由于掺镁铌酸锂晶体电光性能较佳，因此通过在带有二维光子微结构基片的±Z面上外加电场的调控，可以实现在0~2π之间位相的连续改变，而且可以使掺镁铌酸锂晶体透光范围(5μm~320nm)内的任意光波实现位相周期分布场，最终使近场衍射的光强均匀分布。本发明通过使用掺镁铌酸锂晶体，直接加工制作微光学阵列元件，实现了晶体透光范围内任意波长的阵列发光，同时也简化了加工过程。

主权项

一种可调二维光子微结构位相阵列器的制作方法，所述制作方法包括下列顺序执行的步骤：步骤1：分析并数值模拟在不同Talbot距离的平面上，光波复振幅分布与六角二维光子微结构光阵列的复振幅分布，从理论上数值求解该六角二维光子微结构位相阵列结构的参数比dx/dy；步骤2：基于步骤1对六角二维光子微结构位相阵列结构的参数比的求解，寻找一组参数最佳的{dx，dy}和六角边长l，使阵列光斑点阵像的光强、对比度和光场的均匀度均匀，衍射谱在-N到N级次内，且衍射效率要大于等于80％，并根据获得的所述参数最佳的{dx，dy}和六角边长l，设计六角二维光子微结构位相掩模板；步骤3：选择介电体，该介电体是一种在生长过程中，长成沿Z方向自发极化的铁电单畴晶体，并且是掺杂摩尔比为6.5％的掺镁铌酸锂，沿该介电体Z方向切割，其厚度为0.5mm，上下表面平行且均被抛光，上下表面的法线方向是沿晶体的自发极化方向；步骤4：按照步骤2设计的掩模板结构图形参数值，利用电子束曝光技术，制作出二维光子微结构掩模板；步骤5：采用光刻技术，在步骤3的双面抛光晶体+Z表面旋转涂覆一层厚1μm的光刻胶，经曝光、显影后得到二维微结构图；步骤6：再在光刻胶上溅射一层厚为0.1μm的导电铝层，在晶体上形成了二维微结构电极图形；步骤7：在室温电场下，对晶片进行短脉冲背向反转电场极化；步骤8：利用溅射技术将透明的氧化锡铟溅射到带有二维光子微结构晶体的±Z面；步骤9：针对掺镁铌酸锂晶体透光范围内的任意光波，通过外加电场的调控，实现衍射光束在0～2π之间位相的连续改变，达到近场衍射的光强均匀分布。