雙層線柵偏振器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于電子設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種雙層線柵偏振器。它解決了現(xiàn)有線柵偏振器消光比低等問題。包括基底，所述的基底上下兩側(cè)分別設(shè)有相互平行設(shè)置的線柵組，每一個(gè)線柵組均包括若干在同一平面周期性排列的金屬線，所述的金屬線縱向等間距分布且相互平行設(shè)置，所述的基底上下兩側(cè)的線柵組橫向錯(cuò)位設(shè)置且兩個(gè)線柵組的錯(cuò)位距離的大小為金屬線的線寬大小的一半，所述的線柵組中相鄰兩個(gè)金屬線的間距大小與所述的金屬線的線寬大小相等。本雙層線柵偏振器的優(yōu)點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，將基底兩側(cè)周期性排列的平行金屬線偏移了半個(gè)線寬，從而提高了本線柵偏振器的消光比，損耗小，成本低。
【專利說明】雙層線柵偏振器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電子設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種雙層線柵偏振器。

【背景技術(shù)】
[0002] 偏振器是光學(xué)信息處理、光學(xué)測(cè)量、光通信等系統(tǒng)中重要的光學(xué)元件，因此已廣泛 應(yīng)用于光纖通信、液晶顯示、光學(xué)投影、光電檢測(cè)等領(lǐng)域。其中消光比是衡量偏振器性能的 主要參數(shù)，定義為10 X l〇g1(l (τΤΜ/τΤΕ)，消光比越高，偏振器性能越優(yōu)，其中τΤΜ和τ ΤΕ分別表 示線柵偏振器ΤΜ和ΤΕ偏振波透射率。在太赫茲波段領(lǐng)域中最常見的偏振器是液晶偏振器 和線柵偏振器。應(yīng)用最廣泛的液晶偏振器具有良好的偏振性能，但是工作頻率范圍較窄，結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，成本高，其應(yīng)用受到限制。傳統(tǒng)的太赫茲波段偏振器是無支撐金屬線柵偏振器，由 于沒有基底材料，損耗很低，被廣泛應(yīng)用于太赫茲波段，但周期統(tǒng)一、間距均勻的彎曲金屬 線結(jié)構(gòu)加工起來難度很大，而且結(jié)構(gòu)脆弱、消光比較低。2009年，Yamada等人利用微加工方 法在硅基底上加工了周期為3μπι的鋁質(zhì)金屬線柵偏振器，在0. 5?3. OTHz范圍內(nèi)消光比 優(yōu)于23dB，但高介電常數(shù)的硅基底材料造成的菲涅爾反射，使其損耗較高。同年Yong Ma等 人利用光刻工藝在高密度聚乙烯材料上加工了太赫茲線柵偏振器，實(shí)現(xiàn)了較低的損耗，但 是要提高消光比，就要制備周期更小的線柵結(jié)構(gòu)，這就需要采用成本更高、難度更大的納米 印刷和加工工藝，該工藝存在難以制備太赫茲波段大尺寸線柵偏振器的缺點(diǎn)。2010年，Lin Sun等人理論上提出了利用雙層線柵實(shí)現(xiàn)高消光比的偏振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2012年，Deng等人 在硅基底上加工了雙層金質(zhì)線柵偏振器，相比傳統(tǒng)單層線柵偏振器，消光比得到了大幅度 提高。但是以上幾種線柵偏振器依然存在著結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、消光比不盡如人意的問題。
[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，人們進(jìn)行了長(zhǎng)期的探索，提出了各式各樣的 解決方案。例如，中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種可調(diào)諧雙層金屬光柵偏振器[申請(qǐng)?zhí)枺?201320357068. 6]，包含：具有相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的上下正對(duì)的二個(gè)金屬光柵層、固定二個(gè)金屬 光柵層間距的金屬片以及連接金屬片的控溫單元，二個(gè)金屬光柵層和金屬片形成一個(gè)密封 腔，在恒壓條件下，控溫單元通過控制密封腔內(nèi)的空氣的溫度來調(diào)節(jié)空氣的折射率。
[0004] 上述方案在一定程度上緩解了光柵偏振器消光比低的問題，但是該方案依然存在 著：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，成本高，損耗大，使用局限性大的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，消光比高的雙層線柵偏 振器。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案：本雙層線柵偏振器，包括基 底，所述的基底上下兩側(cè)分別設(shè)有相互平行設(shè)置的線柵組，每一個(gè)線柵組均包括若干在同 一平面周期性排列的金屬線，所述的金屬線縱向等間距分布且相互平行設(shè)置，其特征在于， 所述的基底上下兩側(cè)的線柵組橫向錯(cuò)位設(shè)置且兩個(gè)線柵組的錯(cuò)位距離的大小為金屬線的 線寬大小的一半，所述的線柵組中相鄰兩個(gè)金屬線的間距大小與所述的金屬線的線寬大小 相等。該結(jié)構(gòu)中通過將基底上下兩側(cè)的線柵組錯(cuò)位設(shè)置，即實(shí)現(xiàn)基底一側(cè)的每一條金屬線 的中心位置相對(duì)于基底另一側(cè)的對(duì)應(yīng)的每一條金屬線的中心位置橫向偏移了半個(gè)金屬線 的線寬，從而提高了線柵偏振器的消光比。
[0007] 在上述的雙層線柵偏振器中，所述的金屬線的線寬大小為10 μ m;兩個(gè)線柵組的 錯(cuò)位距離為5 μ m ;所述的線柵組中相鄰兩個(gè)金屬線的間距大小為10 μ m。由此可以得出該 線柵組的周期大小為20 μ m。
[0008] 在上述的雙層線柵偏振器中，所述的基底的厚度大小為50 μ m。
[0009] 在上述的雙層線柵偏振器中，所述的基底由聚酰亞胺薄膜制成。具有柔韌性好、損 耗較低等優(yōu)點(diǎn)。
[0010] 在上述的雙層線柵偏振器中，所述的金屬線采用銅材料制成。具有導(dǎo)電性好的特 點(diǎn)，優(yōu)選地這里的金屬線采用激光誘導(dǎo)與化學(xué)鍍銅方式設(shè)置在基底上。
[0011] 與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本雙層線柵偏振器的優(yōu)點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，將基底兩側(cè)周期性 排列的平行金屬線偏移了半個(gè)線寬，從而提高了本線柵偏振器的消光比，損耗小，成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2為本實(shí)用新型中消光比的對(duì)比圖。
[0014] 圖中，基底1、線柵組2、金屬線21、錯(cuò)位距離S、線寬W、間距H、周期P。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0016] 如圖1-2所示，本雙層線柵偏振器，包括基底1，基底1上下兩側(cè)分別設(shè)有相互平 行設(shè)置的線柵組2,每一個(gè)線柵組2均包括若干在同一平面周期性排列的金屬線21，金屬線 21縱向等間距分布且相互平行設(shè)置，基底1上下兩側(cè)的線柵組2橫向錯(cuò)位設(shè)置且兩個(gè)線柵 組2的錯(cuò)位距離S的大小為金屬線21的線寬W大小的一半，線柵組2中相鄰兩個(gè)金屬線21 的間距Η大小與金屬線21的線寬W大小相等，即實(shí)現(xiàn)基底1 一側(cè)的每一條金屬線21的中 心位置相對(duì)于基底1另一側(cè)的對(duì)應(yīng)的每一條金屬線21的中心位置橫向偏移了半個(gè)金屬線 21的線寬W，從而提高了線柵偏振器的消光比。
[0017] 本實(shí)施例中，具體地，這里的金屬線21的線寬W大小為10 μ m;兩個(gè)線柵組2的錯(cuò) 位距離S為5 μ m ;線柵組2中相鄰兩個(gè)金屬線21的間距Η大小為10 μ m，由此可以得出該 線柵組2的周期T大小為20 μ m。優(yōu)選地，基底1的厚度大小為50 μ m。進(jìn)一步地，這里的 基底1由聚酰亞胺材料制成，這樣使得基底1具有柔韌性好、損耗較低等優(yōu)點(diǎn)。這里的金屬 線21采用銅材料制成，這樣具有導(dǎo)電性好的特點(diǎn)。
[0018] 本實(shí)施的原理在于，基底1選用柔韌、太赫茲波段介電常數(shù)和損耗較低且厚度為 50 μ m的聚酰亞胺薄膜，然后利用激光誘導(dǎo)與化學(xué)鍍銅方式在其一側(cè)制備周期P = 20 μ m線 寬w = 10 μ m的線柵組2,每一個(gè)線柵組2均包括若干在同一平面周期性排列的金屬線21， 金屬線21縱向等間距分布且相互平行設(shè)置，然后利用同樣的方法在聚酰亞胺薄膜另一側(cè) 制得同樣的線柵組2,要求上下兩側(cè)的線柵組2橫向偏移半個(gè)金屬線21的線寬S，即實(shí)現(xiàn)基 底1 一側(cè)的每一條金屬線21的中心位置相對(duì)于基底1另一側(cè)的對(duì)應(yīng)的每一條金屬線21的 中心位置橫向偏移了半個(gè)金屬線21的線寬S。
[0019] 該偏振器的消光比定義為dB = 10X logltl(TTM/TTE)，其中TTM和T TE分別表示線柵偏 振器ΤΜ和ΤΕ偏振波透射率，計(jì)算得到雙層線柵偏振器的消光比。其中金屬線偏移了 5 μ m 的偏振器消光比相對(duì)于金屬線不偏移的偏振器的消光比高出了 7. 7dB，主要是由于將線柵 錯(cuò)開后降低了 TE偏振波的透過率，根據(jù)消光比的定義為dB = 10Xlogltl(TTM/TTE)可知TE透 過率降低后消光比提高。
[0020] 本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所 屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似 的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
[0021] 盡管本文較多地使用了基底1、線柵組2、金屬線21、錯(cuò)位距離S、線寬W、間距H、周 期P等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述 和解釋本實(shí)用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實(shí)用新型精神相違 背的。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙層線柵偏振器，包括基底（1)，所述的基底（1)上下兩側(cè)分別設(shè)有相互平行設(shè) 置的線柵組（2)，每一個(gè)線柵組（2)均包括若干在同一平面周期性排列的金屬線（21)，所述 的金屬線（21)縱向等間距分布且相互平行設(shè)置，其特征在于，所述的基底（1)上下兩側(cè)的 線柵組（2)橫向錯(cuò)位設(shè)置且兩個(gè)線柵組（2)的錯(cuò)位距離（S)的大小為金屬線（21)的線寬 (W)大小的一半，所述的線柵組⑵中相鄰兩個(gè)金屬線（21)的間距⑶大小與所述的金屬 線（21)的線寬（W)大小相等。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層線柵偏振器，其特征在于，所述的金屬線（21)的線寬 (W)大小為10 μ m ;兩個(gè)線柵組⑵的錯(cuò)位距離⑶為5 μ m ;所述的線柵組⑵中相鄰兩個(gè) 金屬線（21)的間距（H)大小為10 μ m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙層線柵偏振器，其特征在于，所述的基底（1)的厚度大 小為50 μ m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層線柵偏振器，其特征在于，所述的基底（1)由聚酰亞胺材 料制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層線柵偏振器，其特征在于，所述的金屬線（21)采用銅材 料制成。
【文檔編號(hào)】G02B5/30GK203881966SQ201420259955
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】吳曉, 劉建軍 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院