[实用新型]一种基于导模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光栅光刻机

权利要求书

1.一种基于导模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光栅光刻机，其特征在于：该光刻机包括：激光光源（1），光电快门（2），短焦距透镜（3），长焦距透镜（4），半波片（5），起偏器（6），分束器（7），平面反射镜A（8），平面反射镜B（9），棱镜（10），匹配油（11），玻璃基底（12），金属薄膜（13），偶氮苯聚合物薄膜（14），光波导参数测量仪（15）；其中： 

所述的激光光源（1），为可见光波段或紫外波段的激光，用于激发金属薄膜（13）、偶氮苯聚合物薄膜（14）、空气多层结构中的导波模式，简称导模；所述激光光源（1）所发射的激光，经过光电快门（2）控制曝光时间，通过短焦距透镜（3），长焦距透镜（4）扩束后，经过半波片（5），起偏器（6）后成为具有特定偏振方向的低强度激光束，经分束器（7）分成强度相同的两束光，其中一束光经平面反射镜A（8）反射后辐照到放置在光波导参数测量仪中心的所述的棱镜（10）上，并经该棱镜（10）和所述的匹配油（11），所述的玻璃基底（12）耦合后，辐照到所述的金属薄膜（13）上，通过光波导参数测量仪测量反射光光强曲线，并确定激发的导波模式及其对应的激发角；选取所需的用于刻写偶氮苯聚合物薄膜（14）表面起伏光栅的导波模式，将棱镜（10），匹配油（11），玻璃基底（12），金属薄膜（13），偶氮苯聚合物薄膜（14）通过光波导参数测量仪调至相应的导波模式对应的激发角后，将平面反射镜B（9）与平面反射镜A（8）关于棱镜底面的法线对称放置，以使经平面反射镜B（9）反射的激光束与平面反射镜A（8）反射的激光束具有相同的入射角，且两束光辐照在金属薄膜（13）上的光斑重合；暂时关闭光电快门（2），并通过旋转半波片（5）使得刻写光光强能够达到最大；设置好曝光时间后，开启光电快门（2），两束高强度激光将以相同的激发导模的入射角辐照到金属薄膜（13）上，从而激发金属薄膜（13），偶氮苯聚合物薄膜（14）和空气多层结构中的两束导模，该两束导模的相互干涉导致偶氮苯聚合物的质量迁移，从而在金属薄膜（13）上的偶氮苯聚合物薄膜（14）层刻写出大面积亚波长氮苯聚合物表面起伏光栅，光栅的面积与扩束后的激光束光斑面积相当，光栅的周期可以通过偶氮苯聚合物薄膜的厚度和/或激发的导模来调节，所刻写的光栅可通过加热或圆偏振光辐照来擦除，进而进行重新刻写。 

2.根据权利要求1所述的基于导模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光栅光刻机，其特征在于，所述的偶氮苯聚合物薄膜具有宽光谱响应范围，所述的激光光源（1）可采用可见光波段或紫外波段的激光，如：532nm激光，442nm激光或355nm激光。 

3.根据权利要求1所述的基于导模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光栅光刻机，其特征 在于，金属薄膜（13）蒸镀在玻璃基底（12）上，偶氮苯聚合物薄膜（14）旋涂在金属薄膜（13）上，玻璃基底（12）通过匹配油（11）与棱镜（10）粘结，并与棱镜（10）一起放置在光波导参数测量仪（15）的中心。 

4.根据权利要求1所述的基于导模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光栅光刻机，其特征在于，通过起偏器（6）的起偏方向确定激发导模的激光束的偏振方向，通过半波片（5）的快轴方向与起偏器（6）的起偏方向之间的夹角改变激光束的强度。 

5.根据权利要求1所述的基于导模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光栅光刻机，其特征在于，所用偶氮苯聚合物薄膜（14）的厚度在百纳米量级，且其厚度可以通过偶氮苯聚合物的浓度以及涂胶速度进行有效控制。 

6.根据权利要求1或4所述的基于导模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光栅光刻机，其特征在于，在低强度激光条件下利用光波导参数测量仪（15）测量反射光光强曲线，进而确定激发的导波模式及其对应的激发角；在高强度激光条件下刻写偶氮苯聚合物表面起伏光栅。 

7.根据权利要求1所述的基于导模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光栅光刻机，其特征在于，刻写的偶氮苯聚合物表面起伏光栅为亚波长光栅，且其周期可以通过偶氮苯聚合物薄膜（14）的厚度和/或激发的导模进行有效调控。 

8.根据权利要求1所述的基于导模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光栅光刻机，其特征在于，光刻介质为偶氮苯聚合物薄膜（14），曝光后无需显影、定影工艺，且刻写的光栅可通过加热或圆偏振光擦除，进而进行重新刻写。 

9.根据权利要求1所述的基于导模干涉的偶氮苯聚合物表面起伏光栅光刻机，其特征在于，利用导模干涉场刻写偶氮苯聚合物表面起伏光栅，光场能量主要分布在偶氮苯聚合物薄膜（14）层，从而使得光刻所需时间有效减少。