摘要：微納光學(xué)結(jié)構(gòu)技術(shù)是指通過在材料中引入微納光學(xué)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)新型光學(xué)功能器件。其中表面等離子體光學(xué)、人工負(fù)折射率材料、隱身結(jié)構(gòu)，都是通過引入微納結(jié)構(gòu)控制光的衍射和傳播，從而實(shí)現(xiàn)新的光學(xué)性能。從這個(gè)角度來講，微納光學(xué)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造是微納光學(xué)發(fā)展的共性關(guān)鍵技術(shù)問題，微納光學(xué)是新型光電子產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。 UCt}\IJ  
E<l/o5<nC  
關(guān)鍵字：微納光學(xué) ；納米制造；微納光學(xué)產(chǎn)業(yè)； eaAGlEW6J  
H76iBJ66  
Abstract： Micro-nano optical structure technology refers to through the introduction of micro-nano optical structure in the material, implement new optical functional devices. The surface plasmon optics, artificial negative refractive index materials, stealth structure, through the introduction of micro-nano structure control of light diffraction and transmission, so as to realize the new optical performance. From this perspective, micro-nano optical structure design and manufacture is the universal key technical problems in the development of micro-nano optics, micro-nano optics is a new important development direction of optoelectronic industry. Nq%ir8hE  
;1HzY\d%<  
Key words  :  micro-nano optics; nanofabrication; micro-nano optical industry xg}Q~,:  
D5bPF~q  
1.微納光學(xué)技術(shù)的多種應(yīng)用 ,$} xPC  
Y4C<4L?  
1）加工新型光柵 lSg[
7lt  
I>GBnx L  
借助于大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)，可以加工出新型的光柵。光柵是個(gè)實(shí)用性很強(qiáng)的基本光學(xué)器件，在23ARTICLE | 論文激光與光電子學(xué)進(jìn)展2009.10光譜儀、光通信波分復(fù)用器件、激光聚變工程、光譜分析等領(lǐng)域中大量使用。傳統(tǒng)的表面光柵不論是機(jī)械刻畫光柵，還是全息光柵，其表面的光柵結(jié)構(gòu)是很薄的。明膠或光折變體全息光柵的光柵厚度較厚，由于制造工藝的一致性、溫度穩(wěn)定性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性問題，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)仍然有限制。 iF9d?9TWl  
{h=gnR-9  
2）制作深刻蝕亞波長(zhǎng)光柵 =EYWiK77a  
L#",.x  
采用激光全息、光刻工藝和半導(dǎo)體干法刻蝕工藝可以加工出深刻蝕亞波長(zhǎng)光柵。其簡(jiǎn)化的基本工藝流程如圖 1 所示。首先，采用激光全息產(chǎn)生高密度光柵的光場(chǎng)；其次，通過光刻工藝，在光刻膠上做出光柵掩模；最后，通過反應(yīng)離子或高密度等離子體等半導(dǎo)體干法刻蝕技術(shù)，加工出深刻蝕的表面光柵。 q;}iW:r&Q  
ZTibF'
\5N  
Pa6pq;4St  
通過在普通石英玻璃中引入深刻蝕光柵結(jié)構(gòu)，如圖 2 所示，就可以實(shí)現(xiàn)一系列實(shí)用的光學(xué)器件。圖 2(a)所示的高效率光柵，衍射效率理論值為 98%，可以實(shí)現(xiàn)偏振無關(guān)結(jié)構(gòu)，也就是對(duì)于 TE，TM 偏振入射光均可以實(shí)現(xiàn)很高的衍射效率。圖 2(b)所示為偏振分束器件，也就是將 TE，TM 偏振方向的光完全分開，表現(xiàn)出類似于晶體的偏振分光性能。圖 2(c) 所示為在二次布拉格角度下工作的分束光柵。圖 2(d) 所示為高效率 1×3 分束器，衍射效率可以高達(dá) 98％，和商品化的 1×3 分束器（衍射效率 75％）相比，衍射效率要高出23%, 具有重要的應(yīng)用前景。 }T0O~c{$i  
q3<kr<SP  
jU $G<G  
3）可實(shí)現(xiàn)多種新型光學(xué)元件 =?c""~7  
41x"Q?.bY  
利用微納光學(xué)技術(shù)，結(jié)合數(shù)字編碼技術(shù)，還可以實(shí)現(xiàn)更多新型的光學(xué)元件，例如偏振透鏡 。所謂偏振透鏡就是可以僅對(duì)一個(gè)偏振光成像，而對(duì)另外一個(gè)偏振光則完全濾除。眾所周知，光學(xué)透鏡是一個(gè)基本的光學(xué)元件。一般來說，普通的光學(xué)透鏡沒有偏振特性，對(duì)于不同偏振光的成像功能完全一樣。如果要想實(shí)現(xiàn)偏振控制功能，則必須附加上起偏器等元件，這將使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴、體積龐大。最近發(fā)明的一種微納結(jié)構(gòu)數(shù)字編碼的“偏振透鏡”能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)任意偏振光成像的功能，如圖 3 所示。它利用光學(xué)表面的微結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)偏振選擇功能和數(shù)字編碼實(shí)現(xiàn)透鏡成像功能，使普通光學(xué)材料通過引入微納光學(xué)結(jié)構(gòu)，就可以實(shí)現(xiàn)偏振成像的功能。其優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕，通過大批量復(fù)制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低生產(chǎn)成本，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。 rlaeqG  
V2!0),]B  
ME$J42  
4）提高能源的利用效率 b[GhI+_