1×11亚波长结构Dammann光栅的研制

冷雁冰; 董连和; 孙艳军

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1×11亚波长结构Dammann光栅的研制

冷雁冰, 董连和, 孙艳军

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冷雁冰, 董连和, 孙艳军. 1×11亚波长结构Dammann光栅的研制[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(3): 812-817.

引用本文:

冷雁冰, 董连和, 孙艳军. 1×11亚波长结构Dammann光栅的研制[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(3): 812-817.

Leng Yanbing, Dong Lianhe, Sun Yanjun. Study on 1×11 Dammann grating with sub-wavelength structure[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(3): 812-817.

Citation:

Leng Yanbing, Dong Lianhe, Sun Yanjun. Study on 1×11 Dammann grating with sub-wavelength structure[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(3): 812-817.

1×11亚波长结构Dammann光栅的研制

1.
长春理工大学光电工程学院,长春吉林130022

基金项目:

吉林省青年科研基金（20100111）

详细信息

作者简介:
冷雁冰（1984-），男，博士生，主要从事现金光学制造方面的研究。Email：custleng@hotmail.com；董连和（1953-），男，教授，博士生导师，主要从事现金光学制造与光学特种加工技术方面的研究。

冷雁冰（1984-），男，博士生，主要从事现金光学制造方面的研究。Email：custleng@hotmail.com；董连和（1953-），男，教授，博士生导师，主要从事现金光学制造与光学特种加工技术方面的研究。

中图分类号: TN253

Study on 1×11 Dammann grating with sub-wavelength structure

1.
School of Optoelectronic Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China

摘要: 论文基于严格耦合波理论（Rigorous Coupled-Wave Analysis，RCWA），并采用遗传算法进行优化，设计并制作了一种具有高衍射效率的亚波长结构Dammann 光栅。光栅的分束比为111，最小特征尺寸为0.95 m，衍射效率设计值达到95%，优于传统Dammann 光栅约15%，且均匀性设计值小于2%。论文采用电子束光刻直写技术和反应离子刻蚀技术在石英基底上制作出亚波长结构图形。实验结果表明，电子束扫描曝光可以获得纳米级的图形分辨率。对石英基底的反应离子刻蚀中，射频功率、工作气压及气体流量均对刻蚀速率和栅线的表面形貌产生不同程度的影响，论文主要针对该问题进行了讨论。同时，论文也对电子束光刻直写过程中产生的线宽误差因素进行了分析。
- Dammann 光栅 /
- 亚波长结构 /
- 衍射效率 /
- 均匀性
Abstract: In this paper, a high-diffraction efficiency Dammann grating with sub-wavelength structure was designed and prepared based on the Rigorous Coupled-Wave Analysis (RCWA) theory and optimized by the genetic algorithm. The array number of diffractive spots was 11 and the minimum feature size achieved 0.95 m. The design value of diffraction efficiency can achieves 95%, around 15% more than conventional Dammann grating while the uniformity can be less than 2%. By using Electron Beam Direct Writing and Reactive Ion Etching, the sub-wavelength structure was patterned on the silica basement. The experimental results show that the sub-wavelength structure with nanometer resolution can be patterned by electron beam scanning exposure. In reactive ion etching, the etching rate and the grating line-shape can be affected by radio frequency (RF) power, system pressure and gas flow, and the line-width error in Electron Beam Direct Writing was also analyzed.
- Dammann grating /
- sub-wavelength structure /
- diffraction efficiency /
- uniformity

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1×11亚波长结构Dammann光栅的研制

1. 长春理工大学光电工程学院,长春吉林130022

作者简介:
冷雁冰（1984-），男，博士生，主要从事现金光学制造方面的研究。Email：custleng@hotmail.com；董连和（1953-），男，教授，博士生导师，主要从事现金光学制造与光学特种加工技术方面的研究。

冷雁冰（1984-），男，博士生，主要从事现金光学制造方面的研究。Email：custleng@hotmail.com；董连和（1953-），男，教授，博士生导师，主要从事现金光学制造与光学特种加工技术方面的研究。

收稿日期: 2013-07-13
修回日期: 2013-08-03
刊出日期: 2014-03-25

基金项目:

吉林省青年科研基金（20100111）

中图分类号: TN253

关键词:

摘要: 论文基于严格耦合波理论（Rigorous Coupled-Wave Analysis，RCWA），并采用遗传算法进行优化，设计并制作了一种具有高衍射效率的亚波长结构Dammann 光栅。光栅的分束比为111，最小特征尺寸为0.95 m，衍射效率设计值达到95%，优于传统Dammann 光栅约15%，且均匀性设计值小于2%。论文采用电子束光刻直写技术和反应离子刻蚀技术在石英基底上制作出亚波长结构图形。实验结果表明，电子束扫描曝光可以获得纳米级的图形分辨率。对石英基底的反应离子刻蚀中，射频功率、工作气压及气体流量均对刻蚀速率和栅线的表面形貌产生不同程度的影响，论文主要针对该问题进行了讨论。同时，论文也对电子束光刻直写过程中产生的线宽误差因素进行了分析。