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全息亚波长抗反射光栅的制作与特性分析

作　者: 赵凤梅
导　师: 张向苏
学　校: 厦门大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 等效介质理论 亚波长光栅 减反层 全息术 正交光栅 二维六角晶格结构 抗反膜
分类号: O438.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


亚波长微结构是指尺寸小于作用光波长的周期结构。当周期性微结构表面的周期与入射波长相比要小或小得多的时候,传统的衍射现象消失,仅有零级衍射存在。通过改变其周期与刻蚀深度,可以改变其反射率与透射率,从而可以制作亚波长光栅减反层。由于一维亚波长光栅在许多情况下两个偏振态的减反效果是不一样的,在实际应用中存在许多不便。为了既能够实现良好的减反效果又能够在两个偏振态达到同样的效果,本文研究了二维亚波长结构,设计并制作了周期小于可见光波长、结构形状为正弦型的二维正交亚波长光栅。经测试这种光栅象多层抗反膜一样,在可见光波段具有很好的增透作用,与理论相吻合。二维六角晶格结构可以看作是由多组方向不同的一维光栅构成,研究中采用全息模压的方法制作了具有六角晶格结构的抗反膜,测试结果表明晶格常数1.25μm的抗反膜在红外波段具有增透作用。本文主要研究内容简述如下:1、运用等效介质理论详细分析了全息干涉法制得的占空比随深度变化的正弦型光栅的抗反射原理。正弦型光栅可以近似看成由许多不同占空比的薄层矩形光栅组成,光栅介质部分的占空比在深度方向是递增的,相当于有效折射率在深度方向上也是递增的,形成一种折射率呈梯度渐变的减反层结构。2、设计并利用两束相干光对称入射到记录介质(光刻胶)分两次曝光的全息方法制备了适用于可见光波段,周期分别为345 nm、290nm、255 nm、235 nm的二维正交亚波长抗反射光栅。测试结果表明此类光栅在可见光波段有明显的抗反效果且透射率随着光栅周期的减小和刻蚀深度的增加而增加。其中周期255 nm,槽深260 nm的光栅增透效果最好,在可见光波段透射率平均增加了约20%。3、分析了二维六角晶格结构所包含的光栅结构,通过全息三束光干涉的方法,在光刻胶上制作了晶格常数为1.25μm的二维六角结构。将该光刻胶作为母版采用全息模压的方法,将浮雕结构复制到塑料薄膜材料上。测试结果表明这种抗反膜在近红外波段具有明显的抗反作用,在1μm-2μm波段反射率平均降低了约12%。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章 绪论  12-20
  1.1 传统制作抗反射膜的方法  12-13
  1.2 亚波长光栅抗反射层  13-14
  1.3 亚波长光栅抗反射层的应用  14
  1.4 国内外的研究现状  14-16
  1.5 本课题的提出及本文的结构安排  16-17
  参考文献  17-20
第二章 亚波长光栅的等效介质理论  20-29
  2.1 等效介质理论的有效性  20-22
  2.2 光栅结构的等效介质理论  22-26
    2.2.1 抗反射亚波长光栅结构周期的确定  22-23
    2.2.2 一维亚波长光栅的偏振性  23-24
    2.2.3 二维亚波长光栅一阶近似  24-25
    2.2.4 正弦型光栅的抗反射原理分析  25-26
  2.3 本章小结  26-27
  参考文献  27-29
第三章 全息正交二维亚波长抗反射光栅的制作与特性分析  29-45
  3.1 全息光栅简介  29-32
    3.1.1 全息光栅的制作原理  29-31
    3.1.2 光致抗蚀剂  31-32
    3.1.3 曝光和化学处理  32
  3.2 全息正交二维光栅的设计和制作  32-39
    3.2.1 对应可见波段光栅周期的界定  33
    3.2.2 光栅的抗反射特性与光栅深度之间的关系  33-34
    3.2.3 全息二维正交抗反射光栅的制作  34-39
  3.3 测试结果及其分析  39-44
  3.4 本章小结  44
  参考文献  44-45
第四章 二维六角晶格结构抗反膜的制作与特性分析  45-59
  4.1 全息二维六角晶格结构的抗反射原理  45-48
    4.1.1 二维六角晶格结构的光栅结构  45-46
    4.1.2 计算模拟三束光干涉的光强分布  46-48
  4.2 全息二维六角晶格结构的制作  48-52
    4.2.1 全息术实现二维六角结构的制作原理  48-50
    4.2.2 全息二维六角晶格结构的制作  50-52
  4.3 全息二维六角结构抗反膜的制作  52-55
    4.3.1 全息模压复制工艺介绍  53-54
    4.3.2 全息二维光子晶体抗反膜的制作  54-55
  4.4 测试结果及其分析  55-57
  4.5 本章小结  57-58
  参考文献  58-59
第五章 论文总结与展望  59-62
  5.1 论文总结  59-60
  5.2 工作展望  60-62
附录:攻读硕士学位期间发表学术论文  62-63
致谢  63

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 信息光学 > 全息光学
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