基于金屬納米光柵的微偏振片陣列及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了基于金屬納米光柵的單層微偏振片陣列及其制備方法。該單層微偏振片陣列包括：高透光性的基底和基底上的金屬納米光柵，其中：所述金屬納米光柵在所述基底上排列的方向并不完全相同，具有相同排列方向的相鄰金屬納米線組成的光柵為一個(gè)微偏振片，每個(gè)微偏振片的尺寸與感光元件芯片的像素尺寸相同。本發(fā)明同時(shí)還公開(kāi)了一種基于金屬納米光柵的單層微偏振片陣列的制備方法。本發(fā)明可以將不同偏振方向的微偏振片陣列集成到同一層中，解決了以往的基于多層金屬光柵的微偏振片陣列對(duì)所需光透過(guò)率不高的問(wèn)題，并簡(jiǎn)化了工藝流程，降低了制作成本。
【專利說(shuō)明】基于金屬納米光柵的微偏振片陣列及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微偏振片陣列【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種全新的單層的微偏振片陣列及其制備方法，它的像素尺寸和像素陣列與所用圖像傳感器CCD相匹配，可在一次曝光成像中，提取和分析具有任意偏振狀態(tài)的入射光的光強(qiáng)和偏振的圖像信息，并可以進(jìn)行實(shí)時(shí)相移分析。
【背景技術(shù)】
[0002]微偏振片陣列是一種用于測(cè)量光線經(jīng)過(guò)不同透過(guò)方向的偏振片后各個(gè)偏振方向的光強(qiáng)的器件，通常與圖像傳感器(例如數(shù)碼相機(jī))搭配使用從而獲得包含由該微偏振片陣列測(cè)得的各偏振分量的圖像，并可以進(jìn)行實(shí)時(shí)相移分析。目前微偏振片陣列制備方法主要有基于聚乙烯醇薄膜刻蝕、基于光控取向的液晶材料以及基于金屬納米光柵幾種。
[0003]在美國(guó)專利US5，327，285A1中，S.M.Faris提出了幾種制備微線性偏振器的方法，其中包括對(duì)被已形成圖案的光刻膠覆蓋的聚乙烯醇薄膜進(jìn)行選擇性的漂白/處理；對(duì)被已形成圖案的光刻膠覆蓋的聚乙烯醇薄膜進(jìn)行選擇性的刻蝕，包括化學(xué)刻蝕、光化學(xué)刻蝕、準(zhǔn)分子激光刻蝕和反應(yīng)離子刻蝕；對(duì)聚乙烯醇薄膜進(jìn)行機(jī)械切割和碾磨；形成通過(guò)帶圖案的銦錫氧化物電極施加電場(chǎng)控制的液晶單元。
[0004]在非專利文獻(xiàn) “Liquid-crystal micropolarizer array forpolarization-difference imaging，，(Applied Optics, vol.41, n0.7, pp.1291-1296,2002)中，C.K.Harnett等人提出了一種基于液晶材料的以蒸發(fā)形式形成的金薄膜作為液晶取向?qū)拥奈⒕€性檢偏器陣列制備方法。其中金以預(yù)先確定的排列方向被蒸發(fā)到液晶材料的襯底層上，同時(shí)帶膠剝離技術(shù)被用來(lái)對(duì)蒸發(fā)形成的金膜形成圖案。這樣每增加一個(gè)液晶的微區(qū)域，就需要增多一次以預(yù)定方向的金薄膜蒸發(fā)和一次帶膠剝離來(lái)形成圖案。最終該方法可以形成兩個(gè)金取向?qū)尤∠蚍较蚧ハ啻怪钡囊壕^(qū)域。
[0005]在非專利文獻(xiàn)“ Fabr icat ion of a dual-layer aluminumnanowirespolar ization filter array，，(Optics Express , vol.19, n0.24,pp.24361-24369,2011)中，Viktor Gruev等人提出了雙層鋁納米線光柵偏振片檢偏器陣列(如圖1所示)，可得到能夠同時(shí)檢測(cè)兩個(gè)偏振方向的微偏振片陣列。這種方法需要在一個(gè)面上先后做兩層金屬納米線光柵陣列，如圖1a所示，若要做到四個(gè)不同的偏振方向，則需要制作四層金屬納米線光柵陣列，如圖1b所示，該四層金屬納米線光柵陣列的制作工藝為制作多層的微偏振片陣列，每個(gè)偏振方向?yàn)橐粚?，這就帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題:一，二氧化娃層的反復(fù)刻蝕和沉積會(huì)降低所需光線的透過(guò)率，層數(shù)越多則透射率越低；二，不同偏振方向的偏振片處于不同的層上，會(huì)降低工藝參數(shù)的一致性，導(dǎo)致不同偏振方向的性能分散；三，多次沉積鋁層和二氧化硅層會(huì)增加工藝流程復(fù)雜度，降低成品率，增加制作成本。因此，提出一種能夠提高所需光線的透射率并且將不同方向的微偏振片陣列集成到同一層上的制備方法，對(duì)于基于金屬納米線光柵結(jié)構(gòu)的微偏振片陣列，具有重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提出一種基于金屬光柵的單層微偏振片陣列及其制備方法，該偏振片陣列可以在一次曝光成像中同時(shí)提取和分析任意偏振態(tài)的入射光的光強(qiáng)和偏振信息，并可以集成到圖像傳感器上從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的完備偏振成像，并可以進(jìn)行實(shí)時(shí)相移分析。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種基于金屬納米光柵的單層微偏振片陣列，該單層微偏振片陣列包括:高透光性的基底和基底上沉積的金屬膜刻蝕而成的金屬納米光柵，其中:
[0008]所述金屬納米光柵在所述基底上排列的方向并不完全相同，具有相同排列方向的相鄰金屬納米線構(gòu)成的光柵為一個(gè)微偏振片，每個(gè)微偏振片的尺寸與感光元件芯片的像素尺寸相同。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種基于金屬納米光柵的單層微偏振片陣列的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
[0010]步驟1，對(duì)高透光性的基底進(jìn)行雙面拋光清潔，然后分別采用電子束沉積、化學(xué)氣相沉積和旋涂的方法在基底材料上依次鍍上鋁層、二氧化硅層和負(fù)光刻膠層；
[0011]步驟2，用激光器產(chǎn)生兩束光進(jìn)行干涉，所產(chǎn)生的干涉條紋對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，然后關(guān)掉干涉光源，在光刻膠上加掩模板，用傳統(tǒng)紫外曝光光源進(jìn)行紫外過(guò)度曝光，曝光之后進(jìn)行顯影定影，此時(shí)被掩模板遮擋區(qū)域未被干涉條紋曝光的部分被洗掉，被干涉條紋曝光的部分顯影后生成條紋結(jié)構(gòu)；未被掩模板遮擋的部分被曝光充分，經(jīng)顯影定影后留了下來(lái)；
[0012]步驟3，對(duì)樣品進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕、電感耦合等離子體刻蝕，將光刻膠的條紋模板轉(zhuǎn)移到二氧化硅上，此時(shí)二氧化硅上就出現(xiàn)了條紋結(jié)構(gòu)，然后再將光刻膠全部刻蝕掉，這樣就生成了一個(gè)方向上的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)；
[0013]步驟4，在樣品面上旋涂負(fù)光刻膠，重復(fù)步驟2和步驟3的過(guò)程來(lái)生成第二個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)，直至生成其他方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)；
[0014]步驟5，以所形成的二氧化硅條紋陣列結(jié)構(gòu)作為硬模板，采用反應(yīng)離子刻蝕、電感耦合等離子體刻蝕對(duì)樣品進(jìn)行刻蝕，將二氧化硅的條紋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到鋁上，之后刻蝕掉二氧化硅，此時(shí)即得到了單層的具有多個(gè)偏振方向的基于金屬納米光柵的微偏振片陣列。
[0015]本發(fā)明可以將不同偏振方向的微偏振片陣列集成到同一層中，解決了以往的基于多層金屬光柵的微偏振片陣列對(duì)所需光透過(guò)率不高的問(wèn)題，并簡(jiǎn)化了工藝流程，降低了制作成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1a為Viktor Grvev等人提出的多層結(jié)構(gòu)的微偏振片陣列中具有兩個(gè)偏振方向的微偏振片陣列；
[0017]圖1b為Viktor Grvev等人提出的多層結(jié)構(gòu)的微偏振片陣列中具有四個(gè)偏振方向的微偏振片陣列；
[0018]圖2為本發(fā)明基于金屬納米光柵的單層微偏振片陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明相干光干涉的示意圖；[0020]圖4為本發(fā)明基于金屬納米光柵的單層微偏振片陣列的制備方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種基于金屬納米光柵的單層微偏振片陣列，如圖2所示，所述基于金屬納米光柵的單層微偏振片陣列包括:高透光性的基底和基底上沉積的金屬膜刻蝕而成的金屬納米光柵，其中:
[0023]所述高透光性的基底可選用透光性好的玻璃等材料；
[0024]所述金屬納米光柵可選用鋁光柵、金光柵或鉬光柵等，其中鋁光柵用的最多；
[0025]所述金屬納米光柵在所述基底上排列的方向并不完全相同，具有相同排列方向的相鄰金屬納米線構(gòu)成的光柵為一個(gè)微偏振片，在本發(fā)明一實(shí)施例中，共具有四種方向的金屬納米光柵，這樣就產(chǎn)生了具有四種不同透偏振方向的微偏振片；每個(gè)微偏振片的尺寸與CCD或CMOS等感光元件芯片的像素尺寸相同，使得所述微偏振片陣列中的每個(gè)單元與CCD或CMOS等感光元件像素單元具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，以方便兩者搭配使用。
[0026]如圖2所示，在本發(fā)明一實(shí)施例中，相鄰的四個(gè)微偏振片2、3、4、5構(gòu)成一個(gè)超像素1，這四個(gè)微偏振片包含了四個(gè)不同的金屬納米光柵方向，金屬納米光柵的周期為亞波長(zhǎng)量級(jí)，可作為偏振片使用，每個(gè)微偏振片可透過(guò)的偏振光的偏振方向與所述金屬納米光柵柵線的方向垂直。
[0027]另外，由于應(yīng)用于可見(jiàn)光波段的微偏振片陣列的光柵柵線周期尺寸在納米量級(jí)，傳統(tǒng)的基于掩模版的紫外光刻由于受到衍射極限的限制無(wú)法產(chǎn)生滿足上述周期要求的光柵柵線，而采用電子束直寫方式雖然也能得到納米線寬級(jí)的金屬絲光柵，但其成本非常昂貴，不利于商業(yè)使用，因此，本發(fā)明采用干涉光刻或者全息光刻技術(shù)來(lái)產(chǎn)生周期尺寸在納米量級(jí)的光柵柵線。圖3為本發(fā)明相干光干涉的示意圖，如圖3所示，本發(fā)明使用夾角為Θ，波長(zhǎng)為λ的兩束相干光進(jìn)行干涉，產(chǎn)生周期為λ/2--η(θ/2)的干涉條紋，即光柵柵線，因此，在本發(fā)明中，調(diào)節(jié)相干光的波長(zhǎng)和夾角就可以調(diào)節(jié)生成光柵柵線的周期值，使得光柵滿足不同波段的偏振要求。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種基于金屬納米光柵的單層微偏振片陣列的制備方法，如圖4所示，該制備方法包括以下步驟:
[0029]步驟I，對(duì)高透光性的基底進(jìn)行雙面拋光清潔，基底材料一般選取對(duì)工作波段的光具有較好透過(guò)性能的材料如玻璃或藍(lán)寶石等，然后分別采用電子束沉積、化學(xué)氣相沉積和旋涂的方法在基底材料上依次鍍上鋁層、二氧化硅層和負(fù)光刻膠層，其中，二氧化硅被用來(lái)作為硬模板來(lái)刻蝕金屬層，如圖4a所示；
[0030]步驟2，用激光器產(chǎn)生兩束光進(jìn)行干涉，所產(chǎn)生的干涉條紋對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，然后關(guān)掉干涉光源，在光刻膠上加掩模板(如圖4b和圖4b’所示，其中圖4b為主視圖，圖4b’為俯視圖)，用傳統(tǒng)紫外曝光光源進(jìn)行紫外過(guò)度曝光，曝光之后進(jìn)行顯影定影，此時(shí)被掩模板遮擋區(qū)域未被干涉條紋曝光的部分被洗掉，被干涉條紋曝光的部分顯影后生成條紋結(jié)構(gòu)；未被掩模板遮擋的部分被曝光充分，經(jīng)顯影定影后留了下來(lái)(如圖4c所示)；
[0031] 其中，所述掩模板為像素尺寸，每四個(gè)像素中只有一個(gè)像素被遮擋，其他三個(gè)像素暴露出來(lái)。
[0032]步驟3，對(duì)樣品進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕、電感耦合等離子體刻蝕(RIE/ICP)，將光刻膠的條紋模板轉(zhuǎn)移到二氧化硅上，此時(shí)二氧化硅上就出現(xiàn)了條紋結(jié)構(gòu)，然后再將光刻膠全部刻蝕掉(如圖4d和圖4d’所示，其中圖4d為主視圖，圖4d’為相應(yīng)的俯視圖)，這樣就生成了一個(gè)方向上的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)；
[0033]步驟4，在樣品面上旋涂負(fù)光刻膠(如圖4e所示)，重復(fù)步驟2和步驟3的過(guò)程來(lái)生成第二個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)，直至生成其他方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)；
[0034]一般來(lái)說(shuō)，微偏振片的方向最多是做四個(gè)，其中，四種方向條紋層的生成順序可以是不固定的，四種方向條紋的排列位置可以是不一樣的，四種條紋的角度也可以是不固定的。對(duì)于生成四個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在生成第二個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)時(shí)，為了使第二次得到的二氧化硅的條紋方向與第一次得到的二氧化硅的條紋方向的傾角為45°，需要在步驟2的光束干涉曝光前將樣品旋轉(zhuǎn)45°，并且使步驟2中的掩模板在物理位置上與第一次使用時(shí)相比向右平移一個(gè)像素(如圖4f所示)；在生成第三個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)時(shí)，為了使第三次得到的二氧化硅條紋方向與第一次得到的二氧化硅條紋方向的傾角為90°，需要在步驟2的光束干涉曝光前將樣品旋轉(zhuǎn)90°，并且使步驟2中的掩模板在物理位置上與第一次使用時(shí)相比向下平移一個(gè)像素(如圖4g所示)；在生成第四個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)時(shí)，為了使第四次得到的二氧化硅條紋方向與前三次得到的二氧化硅條紋方向不同，需要在步驟2的光束干涉曝光前將樣品旋轉(zhuǎn)135°，并且使步驟2中的掩模板在物理位置上與第一次使用時(shí)相比向下平移一個(gè)像素并向右平移一個(gè)像素(如圖4h所示)；
[0035]步驟5，以所形成的二氧化硅條紋陣列結(jié)構(gòu)作為硬模板，采用反應(yīng)離子刻蝕、電感耦合等離子體刻蝕(RIE/ICP)對(duì)樣品進(jìn)行刻蝕，將二氧化硅的條紋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到鋁上，之后刻蝕掉二氧化硅，此時(shí)即得到了單層的具有四個(gè)偏振方向的基于金屬納米光柵的微偏振片陣列(如圖4i和圖4i’所示，其中圖4i為主視圖，圖4.1’為俯視圖)。
[0036]該步驟中，為了防止鋁層的氧化和磨損，可不刻蝕掉鋁光柵外的二氧化硅層，或在刻蝕掉二氧化硅后重新采用化學(xué)氣相沉積的方法沉積二氧化硅層。
[0037]實(shí)施例一，按照上述方法制備具有四種偏振透過(guò)方向的微偏振片陣列。具體流程如下:
[0038]步驟1、采用玻璃基板作為基底材料，通過(guò)機(jī)械化學(xué)拋光(CMP)過(guò)程優(yōu)化玻璃表面，使玻璃表面在3cmX 3cm區(qū)域內(nèi)的波動(dòng)在+/_5nm，將玻璃樣品依次浸潤(rùn)到異丙醇和丙酮中清洗，所述樣品之后被放置到反應(yīng)離子刻蝕裝置中，通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕用氧進(jìn)一步清理，其中刻蝕功率為300W，時(shí)間為20分鐘；
[0039]步驟2、分別用電子束沉積和化學(xué)氣相沉積的方法在樣品表面鍍140nm的鋁和20nm的二氧化硅，二氧化硅被作為硬模板來(lái)刻蝕鋁層；
[0040]步驟3、將負(fù)光刻膠旋涂到樣品上，負(fù)光刻膠SU-8 2002是疏水的，需要樣品表面完全沒(méi)有水分子，光刻膠以500rpm轉(zhuǎn)速旋涂10秒鐘，然后以每秒加速500rpm到6000rpm并持續(xù)50秒，得到厚度為500nm的光刻膠(如圖4a所示);
[0041]步驟4、將樣品放置在熱板上以65°烘烤一分鐘，然后以95°烘烤兩分鐘，之后將樣品降低到65° —分鐘以用來(lái)逐漸降低樣品溫度，在烘烤過(guò)程中，逐漸升溫和逐漸降溫避免溫度的劇烈變化引起光刻膠出現(xiàn)裂紋；
[0042]步驟5、使用532nm波長(zhǎng)的激光器倍頻，產(chǎn)生266nm波長(zhǎng)的激光，使用分光棱鏡和反射鏡產(chǎn)生兩束相干光，成120°夾角干涉，干涉條紋為140nm的周期，干涉區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)直徑約為3cm的圓形區(qū)域；采用干涉條紋對(duì)光刻膠曝光，曝光功率為5mW/cm2,曝光時(shí)間為10秒，曝光之后撤掉關(guān)涉光源，在光刻膠上加掩模板(如圖4b和圖4b’所示，其中圖4b為主視圖，圖4b’為俯視圖)，掩模板為單元尺寸12umX 12um的方形模型；掩模板中每四個(gè)像素單元中只有一個(gè)像素單元被遮擋，其他三個(gè)像素單元均暴露出來(lái)，以5mW/cm2的光強(qiáng)在375nm下曝光30s，使得未被掩膜版遮蓋的負(fù)光刻膠完全曝光；將樣品放置到加熱板上以65°烘烤一分鐘然后以95°烘烤3分鐘，再將樣品降溫到65° —分鐘用來(lái)逐漸降低溫度并且減小應(yīng)力和光刻膠的裂痕；光刻膠在SU-8顯影液中顯影3分鐘，之后通過(guò)超聲波浴和異丙醇輕輕地沖洗(如圖4c所示)；
[0043]步驟6、將樣品放置在反應(yīng)離子刻蝕誘導(dǎo)耦合等離子體(RIE/ICP)裝置中，并且執(zhí)行下面的流程:將RIE腔的下托板加熱到70°，壓強(qiáng)為200mT0rr，流入50scmm(標(biāo)準(zhǔn)立方米每分鐘)氬氣300秒來(lái)凈化腔體；之后將壓強(qiáng)降到lOmTorr，RIE功率為150W，ICP功率為500W，流入三氟甲烷lOscmm，時(shí)間30秒，對(duì)二氧化硅進(jìn)行刻蝕，此時(shí)將光刻膠上的柵狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到二氧化硅上；將壓強(qiáng)提升到200mTorr，通入氬氣50scmm，時(shí)間30秒，以凈化腔體；RIE功率為300W，ICP功率為500W，通氧氣lOOscmm，時(shí)間75秒，用于刻蝕光刻膠，得到第一個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)(如圖4d和圖4d’所示，其中圖4d為主視圖，圖4d’為相應(yīng)的俯視圖)；
[0044]步驟7、重復(fù)步驟3，將負(fù)光刻膠旋涂到樣品上(如圖4e所示)，重復(fù)步驟4到步驟6來(lái)生成第二個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)，為了使第二次得到的二氧化硅的條紋方向與第一次的傾角為45°，需要在步驟5的光束干涉曝光前將樣品旋轉(zhuǎn)45°，并且使步驟5中的掩模板在物理位置上與第一次使用時(shí)相比向右平移一個(gè)像素(如圖4f所示)；
[0045]步驟8、重復(fù)步驟3到步驟6的過(guò)程來(lái)生成第三個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)，為了使第三次得到的二氧化硅條紋方向與第一次的傾角為90°，需要在步驟5的光束干涉曝光前將樣品旋轉(zhuǎn)90°，并且使步驟5中的掩模板在物理位置上與第一次使用時(shí)相比向下平移一個(gè)像素(如圖4g所示)；
[0046]步驟9、重復(fù)步驟3到步驟6的過(guò)程來(lái)生成第四個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)，為了使第四次得到的二氧化硅條紋方向與前三次不同，需要在步驟5的光束干涉曝光前將樣品旋轉(zhuǎn)135°，并且使步驟5中的掩模板在物理位置上與第一次使用時(shí)相比向下平移一個(gè)像素并向右平移一個(gè)像素(如圖4h所示)；
[0047]在壓力為200mTorr時(shí)通入50scmm氬氣，時(shí)間300秒，用于凈化刻蝕腔；RIE刻蝕功率設(shè)為100W，ICP刻蝕功率設(shè)為500W，通入三氯甲烷30scmm和氯氣15scmm，時(shí)間為60秒，用于刻蝕氧化鋁；壓力降為lOmTorr，RIE功率設(shè)為25W，ICP功率設(shè)為400W，通入三氯甲烷30scmm和氯氣8scmm，時(shí)間為220秒，用于刻蝕鋁；壓力維持lOmTorr，RIE功率設(shè)為150W，ICP功率設(shè)為500W，通入三氟甲烷lOscmm，時(shí)間30秒，用于刻蝕二氧化硅；壓力升為200mTorr，通入氬氣50Scmm，時(shí)間30秒，用于凈化腔體；此時(shí)即得到了單層的具有四個(gè)偏振方向的微偏振片陣列(如圖4i和圖4i’所示，其中圖4i為主視圖，圖4i’為俯視圖)。
[0048]本發(fā)明基于金屬納米光柵的單層微偏振片陣列，其優(yōu)點(diǎn)有:(I)相對(duì)于多層制作工藝，制成品不需要二氧化硅中間層，提高了所需光的透過(guò)率；(2)相對(duì)于多層制作工藝，只需要一次刻蝕鋁光柵即可，并且不需要多次沉積鋁層和二氧化硅層，簡(jiǎn)化了工藝，降低了制作成本；(3)該方法可以成功的將不同方向的微偏振片集成在同一層中。
[0049]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于金屬納米光柵的單層微偏振片陣列，其特征在于，該單層微偏振片陣列包括:高透光性的基底和基底上沉積的金屬膜刻蝕而成的金屬納米光柵，其中: 所述金屬納米光柵在所述基底上排列的方向并不完全相同，具有相同排列方向的相鄰金屬納米線構(gòu)成的光柵為一個(gè)微偏振片，每個(gè)微偏振片的尺寸與感光元件芯片的像素尺寸相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬納米光柵為鋁光柵、金光柵或鉬光柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬納米光柵的周期為亞波長(zhǎng)量級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)微偏振片可透過(guò)的偏振光的偏振方向與所述金屬納米光柵柵線的方向垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，采用干涉光刻或者全息光刻技術(shù)來(lái)產(chǎn)生所述金屬納米光柵 柵線:使用夾角為Θ，波長(zhǎng)為λ的兩束相干光進(jìn)行干涉，產(chǎn)生周期為A/2sin(0/2)的光柵柵線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)調(diào)節(jié)所述相干光的波長(zhǎng)和夾角來(lái)調(diào)節(jié)所生成光柵柵線的周期值。
7.一種基于金屬納米光柵的單層微偏振片陣列的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟: 步驟1，對(duì)高透光性的基底進(jìn)行雙面拋光清潔，然后分別采用電子束沉積、化學(xué)氣相沉積和旋涂的方法在基底材料上依次鍍上鋁層、二氧化硅層和負(fù)光刻膠層； 步驟2，用激光器產(chǎn)生兩束光進(jìn)行干涉，所產(chǎn)生的干涉條紋對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，然后關(guān)掉干涉光源，在光刻膠上加掩模板，用傳統(tǒng)紫外曝光光源進(jìn)行紫外過(guò)度曝光，曝光之后進(jìn)行顯影定影，此時(shí)被掩模板遮擋區(qū)域未被干涉條紋曝光的部分被洗掉，被干涉條紋曝光的部分顯影后生成條紋結(jié)構(gòu)；未被掩模板遮擋的部分被曝光充分，經(jīng)顯影定影后留了下來(lái)； 步驟3，對(duì)樣品進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕、電感耦合等離子體刻蝕，將光刻膠的條紋模板轉(zhuǎn)移到二氧化硅上，此時(shí)二氧化硅上就出現(xiàn)了條紋結(jié)構(gòu)，然后再將光刻膠全部刻蝕掉，這樣就生成了一個(gè)方向上的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)； 步驟4，在樣品面上旋涂負(fù)光刻膠，重復(fù)步驟2和步驟3的過(guò)程來(lái)生成第二個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)，直至生成其他方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)； 步驟5，以所形成的二氧化硅條紋陣列結(jié)構(gòu)作為硬模板，采用反應(yīng)離子刻蝕、電感耦合等離子體刻蝕對(duì)樣品進(jìn)行刻蝕，將二氧化硅的條紋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到鋁上，之后刻蝕掉二氧化硅，此時(shí)即得到了單層的具有多個(gè)偏振方向的基于金屬納米光柵的微偏振片陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述掩模板為像素尺寸，每四個(gè)像素有一個(gè)像素被遮蓋，其他三個(gè)像素暴露出來(lái)的周期結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟4中，所述二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)共四個(gè)方向，其中，在生成第二個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)時(shí)，在所述步驟2的光束干涉曝光前將樣品旋轉(zhuǎn)45°，并且使所述步驟2中的掩模板在物理位置上與第一次使用時(shí)相比向右平移一個(gè)像素；在生成第三個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)時(shí)，在所述步驟2的光束干涉曝光前將樣品旋轉(zhuǎn)90°，并且使所述步驟2中的掩模板在物理位置上與第一次使用時(shí)相比向下平移一個(gè)像素；在生成第四個(gè)方向的二氧化硅柵狀結(jié)構(gòu)時(shí)，在所述步驟2的光束干涉曝光前將樣品旋轉(zhuǎn)135°，并且使所述步驟2中的掩模板在物理位置上與第一次使用時(shí)相比向下平移一個(gè)像素并向右平移一個(gè)像素。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟5中，為了防止鋁層的氧化和磨損，不刻蝕鋁光柵外的二氧化硅，或在刻蝕二氧化硅后重新采用化學(xué)氣相沉積的方法 沉積二氧化硅層。
【文檔編號(hào)】G02B27/28GK103969840SQ201310030339
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月25日
【發(fā)明者】張青川, 張志剛, 趙旸, 程騰, 伍小平 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)