[发明专利]一种纳米级光栅的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学计量器件领域，具体说涉及一种光栅及其制备工艺。特别提供了一种利用多层膜技术制备光栅常数可以达到纳米数量级的纳米级光栅(特别是平面反射光栅)的制备技术。

背景技术

光栅是一种由密集、等间距平行刻线构成的、可以使入射光的振幅或相位(或两者同时)受到周期性空间调制的光学元件。目前使用的反射光栅大多在具有反射性能的基底上通过刻痕方法制备的，其中光栅暗条纹是基底上的刻痕，亮条纹是具有反射性能的基底；透射光栅大多是通过镀膜方法将光栅线条制作在玻璃板或其他具有透光性能的基底上制备的，其中光栅暗条纹大多是玻璃表面上的三氧化二铬线条，亮条纹是具有透光性能的玻璃本身。光栅的分辨本领决定于光栅常数。上述方法制备的光栅可以达到10000线／毫米，但其光栅常数无法达到纳米数量级，因而不能制备一些光栅常数要求更精密的光栅。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有光栅制备技术的不足，提供一种光栅常数可以达到纳米数量级的纳米级光栅(特别是平面反射光栅)及其制备技术。

本发明的技术解决方案：一种纳米级光栅，特别是平面反射光栅。其特征在于：光栅的亮条纹和暗条纹由多层膜各层薄膜材料的横截面构成，其中亮条纹为多层膜中反光材料薄膜的横截面，能够反射特定波长的光波，暗条纹为多层膜中透光材料(或吸光材料)薄膜的横截面，能够透射(或吸收)特定波长的光波。

上述纳米级光栅的制备方法，其特征在于采用下述方法进行制造：首先利用多层膜制备技术，由反光材料和透光材料(或吸光材料)交替沉积形成一定厚度的多层膜，然后垂直于多层膜中各层薄膜对多层膜进行切割，切割得到的截面即为由反光材料薄膜和透光材料(或吸光材料)薄膜的横截面交替排列的平面反射光栅，其中亮条纹为多层膜中反光材料薄膜的横截面，能够反射特定波长的光波，暗条纹为多层膜中透光材料(或吸光材料)薄膜的横截面，能够透射(或吸收)特定波长的光波。。

本发明与现有技术相比具有的优点：

①这种方法制备的纳米级光栅，只需要两步骤，第一步交替沉积形成多层膜，第二步切割形成纳米级光栅，因此工序简单；

②一次交替沉积形成一定厚度的多层膜后，可以切割形成很多片纳米级光栅，因此制作适合大批量制备生产纳米级光栅；

③这种方法制备的纳米级光栅，其光栅常数可以很小，能够达到纳米数量级，是其他光栅制备方法无法比拟的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构主视图；

图3为本发明的结构俯视图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明包括亮条纹1，暗条纹2，亮条纹1为多层膜中的反光材料薄膜，暗条纹1为多层膜中的透光材料(或吸光材料)薄膜。

下面以磁控溅射镀膜为例对本发明的制备方法进行详细的说明：

①将单面抛光基片用酒精等超声清洗15～30分钟，经电吹风吹干后，放入超高真空磁控溅射设备基片台上准备镀膜；

②将需要溅射的反光材料和透光材料(或吸光材料)靶材安放在靶材座上，通过调整电源的功率控制靶的溅射率；

③溅射过程中，先在基片上镀一层较厚的纳米级反光材料层，以这层反光材料层作为透光材料(或吸光材料)生长的模板，在这层反光材料层上面镀一层纳米级透光材料(或吸光材料)层，这样交替沉积反光材料层和透光材料(或吸光材料)层形成纳米级多层膜；

④多层膜中的反光材料层和透光材料(或吸光材料)层厚度取决于光栅常数，最终达到的多层膜厚度和层数取决于所需要的光栅长度；

⑤取上述制备的多层膜，垂直于多层膜中各层薄膜对多层膜进行切割。切割得到的截面即为反光材料薄膜和透光材料(或吸光材料)薄膜的横截面交替排列的平面反射光栅，其中亮条纹为多层膜中反光材料薄膜的横截面，能够反射特定波长的光波，暗条纹为多层膜中透光材料(或吸光材料)薄膜的横截面，能够透射(或吸收)特定波长的光波。

上述步骤给出了纳米级光栅的一种制备方法，这种方法制备的光栅，其光栅常数可以很小，可以达到纳米数量级，且工序简单，也适合大批量制备生产纳米级光栅。