亚波长金属光栅偏振特性及制作工艺研究

发布时间：2017-08-21 22:26

  本文关键词：亚波长金属光栅偏振特性及制作工艺研究

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【摘要】：亚波长金属光栅引起人们广泛的研究兴趣,其周期小于工作波长而具有特殊的衍射光场。亚波长金属光栅对入射光中的TM模高透射且对TE模高反射,具有良好的偏振性能,且其具有体积小、光谱宽、易集成等传统光栅器件不具有的优点,被广泛应用于众多领域。本文研究了应用于新型相机中的金属光栅偏振片,重点研究了一维亚波长金属光栅的结构参数对其偏振性能的影响,并探索了其制作工艺,为其在实际应用中提供了可靠的理论依据和实验基础。本论文主要做了以下几个方面的研究:首先,对光栅的结构进行了优化设计。介绍了亚波长光栅基于麦克斯韦方程组解的两种数值计算方法:时域有限差分法(FDTD)和严格耦合波法(RCWA)。利用以这两种算法为核心的软件Rsoft,仿真计算了亚波长金属光栅的各个结构参数对其偏振特性的影响,得出了优化的结构参数。其次,进行了亚波长金属光栅的基本的制作工艺研究。创新点为:用一层硅掩膜来分别改善金属刻蚀工艺中两个难题,刻蚀残留物难移除及传统的光刻胶掩膜不耐刻蚀。并测试得到刻蚀金属的截面形貌,提高了刻蚀的深宽比。最后,开发了一种双层结构金属光栅,它在制作工艺上可以避开金属刻蚀这一工艺难点的。通过仿真计算得出其在某一波段较单层结构有更佳的偏振特性。完成了双层结构光栅的制作工艺,并利用椭偏仪对其偏振特性进行测试,对实验误差进行了分析。
【关键词】：亚波长金属光栅 偏振性能 刻蚀 硅掩膜 双层金属结构
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 偏振成像技术及其应用前景8-10
• 1.2 亚波长光栅研究背景及应用前景10-11
• 1.3 国内外研究现状11-18
• 1.3.1 亚波长光栅理论及应用国内外研究现状11-12
• 1.3.2 亚波长光栅制作工艺国内外研究现状12-18
• 1.4 课题研究意义及主要研究内容18-20
• 1.4.1 课题研究意义18-19
• 1.4.2 课题研究主要内容19-20
• 2 亚波长光栅数值计算方法20-28
• 2.1 严格耦合波分析法20-23
• 2.2 时域有限差分法23-27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 亚波长金属光栅的结构优化28-37
• 3.1 等效介质理论分析法28-30
• 3.2 亚波长金属光栅的数值仿真30-35
• 3.2.1 金属材料的色散模型建立30-32
• 3.2.2 光栅的结构参数优化32-35
• 3.3 本章小结35-37
• 4 亚波长金属光栅制作工艺研究37-54
• 4.1 基本工艺流程37-41
• 4.2 关键工艺研究41-47
• 4.2.1 刻蚀中的光刻胶损耗41-43
• 4.2.2 金属刻蚀中残留物的影响43-47
• 4.3 工艺的改进47-53
• 4.3.1 改进工艺流程简介47-51
• 4.3.2 改进工艺样品检测51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 双层亚波长金属光栅的制备与性能测试54-62
• 5.1 双层亚波长金属光栅结构优化54-56
• 5.2 双层亚波长金属光栅制作工艺56-59
• 5.3 偏振特性测试59-60
• 5.4 本章小结60-62
• 6 总结与展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69

【参考文献】

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本文编号：715494