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一種精確化的異質結構衍射光學元件(DOE)設計及加工方法

文檔序號:40542266發(fā)布日期:2025-01-03 11:01閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種精確化的異質結構衍射光學元件的設計方法,元件衍射結構的縱向高度設計是通過結合波長λ、結構材料折射率n1、介質折射率n2、加工后烘溫度t、設計相位差φ的參數分析共同得出,即為實現所需相位差φ,縱向高度理論值根據公式h=φ·{λ/2п·[n1(t)-n2]}計算得出,該設計方法通過測量所選結構材料在不同溫度下的折射率,得出其在所用后烘溫度條件下的準確折射率,從而實現縱向高度的精確計算,元件衍射結構的橫向相位設計則來源于對應光學需求下的算法計算結果。

2.一種精確化的異質結構衍射光學元件,該元件結構包括:

3.如權利要求2所述的功能層,根據實際需求選用光敏聚合物(如商用標準光刻膠等)制作,以實現貼合設計的精確化高度結構,該層特征為一種二元臺階式結構分布,可實現各類衍射功能,此外,利用相位的周期性,可對計算出的縱向高度理論值進行奇數倍加高,以在不同選材的使用限制下等效實現期望設計結果。

4.如權利要求2所述的襯底層,根據實際需求選用商用標準晶圓,針對于可見光波長的應用,應選用透光類型晶圓(如熔融石英晶圓、藍寶石晶圓等),針對于不可見光波長的應用,可選用不透光類型晶圓(如硅晶圓等),單片晶圓應同時承載大量所述的功能層衍射結構單元。

5.如權利要求2到4所述的衍射光學元件,由權利要求1所述的設計方法實現,由權利要求6到9的加工工藝制造。

6.一種精確化的異質結構衍射光學器件的加工工藝,其基于傳統(tǒng)光刻工藝流程進行改進,主要步驟包括:襯底干燥、旋涂增粘劑、旋涂功能層材料、前烘、曝光、后烘、顯影、沖洗。

7.如權利要求6所述的后烘步驟,需先對所選功能層材料的折射率受烘烤溫度的影響進行測試分析,推算出其在所選后烘溫度下的折射率,再結合其他參數精確設計后烘溫度下衍射結構縱向高度理論值。

8.如權利要求6所述的旋涂功能層材料步驟,使用勻膠機將所選用功能層材料均勻旋涂在已涂有增粘劑的晶圓表面,通過控制旋涂速度加工出所設計的理論縱向高度或加高等效高度。

9.如權利要求6到8所述的加工工藝,其中工藝的各項參數將結合實際選材、加工目標的變化進行合理修改,在加工完成后進行樣品表面輪廓測試和臺階形貌測試,判斷成品是否符合理論設計需求,工藝參數是否需要修改。

10.一類基于精確化的異質結構衍射光學元件實現的光束分束器、光束整形器,由權利要求1所述的設計方法實現,由權利要求2到4所述的結構實現,由權利要求6到8所述的加工工藝制造,由權利要求9所述的測試方法進行質量檢測。


技術總結
一種精確化的異質結構衍射光學元件(DOE)的設計及加工方法。元件結構由功能層和襯底層組成,功能層用于形成相位型衍射結構,襯底層用于承載功能層,兩層結構均可根據應用靈活選材?;诎雽w加工工藝,通過將設計過程與加工參數結合考慮,即測量分析功能層材料折射率隨溫度變化情況,精確化計算所用后烘溫度下的衍射結構理論高度,并通過設置旋涂參數來控制衍射結構高度。利用該設計和加工工藝可制作出衍射光束分束器、光束整形器。所述的異質結構DOE設計和加工方法具有設計精確化、結構簡單化、選材靈活化、加工簡易高效化等優(yōu)勢,有助于滿足DOE不斷增長的應用需求,并擴展其應用范圍。

技術研發(fā)人員:范國芳,牛博文,戴新港
受保護的技術使用者:北京交通大學
技術研發(fā)日:
技術公布日:2025/1/2
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