[发明专利]一种在光学元件上制作涂镀层的方法及光学元件

说明书

技术领域

本发明涉及光学元件微结构制造领域，特别是一种在光学元件上制作涂镀层的方法及光学元件。

背景技术

微结构在越来越多的领域得到了广泛的应用，例如：传感器、光学系统和细胞工程等，人们对新的微结构的制作方法的需求也日渐高涨。九十年代末一种新的微图形复制技术脱颖而出，通称为软光刻技术(soft lithography)。软光刻技术是相对于传统的光刻技术而言的，相比于传统的光刻技术，它可以突破100nm尺寸制作微细机构，可以制造复杂的三维结构并且能在曲面上应用，可以在不同化学性质表面上使用等优点。

软光刻技术中最常用的材料是PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)。PDMS-DC(PDMS double casting，基于PDMS的两次复制)技术是一种低成本的复制工艺，但是同时却能得到高保真度的复制品。PDMS-DC技术包括两个步骤：(1)使用PDMS复制一个表面具有微细的结构的母模，得到一个材料是PDMS的阴模；(2)以(1)中的PDMS阴模为母模，使用PDMS进行第二次复制得到一个与原始的母模表面结构一样的复制品。然而，由于PDMS材料本身固有相互之间粘连的特性使得上述步骤(2)中第二次复制后的脱模失败，所以必须对阴模的表面进行化学的或者物理的处理以使得第二次复制脱模成功。一种有效的处理方法是在PDMS阴模表面沉积一层派瑞林C材料。

光学元件表面涂覆薄膜的目的是多种多样的，如做保护膜，改性处理，还有前述的抗粘连作用；但是不管是用于什么目的，涂覆薄膜必然会对光学元件本来的形貌造成影响。对于光学元件，影响其表面形貌也就影响到其光学性能，例如对光栅而言，涂覆薄膜会对其衍射效率产生影响。

目前该技术并没有给出对光学涂层厚度的科学性的指导意见，大多凭借研究者的经验设计涂层厚度，这显然是达不到定量分析的准确性与可靠性。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种在光学元件上制作涂镀层的方法及具有涂镀层的光学元件，克服光学元件表面按照经验确定涂镀层的厚度值的弊端，提高带涂镀层的光学元件的光学性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种在光学元件上制作涂镀层的方法，包括如下步骤：

鉴别光学元件的表面形貌特征，确定其凹凸形态；

对于表面形貌特征确定为凹形态的光学元件，通过PCGrate仿真分析重构光学元件在具有多种不同厚度的涂镀层时的表面形貌，仿真并比较不同涂镀层厚度时光学元件的性能，分析不同涂镀层厚度对于光学元件的性能的影响，以确定最佳涂镀层厚度；

基于所确定的最佳涂镀层厚度，在光学元件上制作涂镀层。

进一步地：

所述最佳涂镀层厚度为不超过光学元件表面微细结构的最小凹形态尺寸的十分之一。

所述光学元件为光栅周期为1μm、槽深为250nm的矩形槽光栅，所述最佳涂镀层厚度为不超过25nm。

所述最佳涂镀层厚度为10-25nm。

所述光学元件为圆环间距为100μm、槽深为17微米的菲涅尔透镜，所述最佳涂镀层厚度为不超过1.7μm。

所述涂镀层为采用化学气相沉积的方法涂覆派瑞林材料。

所述最佳涂镀层厚度为600nm-1.7μm。

所述光学元件为圆环间距为100μm、槽深为17微米的菲涅尔透镜，最佳涂镀层为采用高分子聚合物自组装自然在光学元件表面形成的10nm厚度的薄膜。

一种具有涂镀层的光学元件，所述光学元件具有凹形态的表面形貌特征，所述涂镀层的厚度为不超过光学元件表面微细结构的最小凹形态尺寸的十分之一。

进一步地，所述光学元件为光栅周期为1μm、槽深为250nm的矩形槽光栅，所述涂镀层的厚度为不超过25nm；或者，所述光学元件为圆环间距为100μm、槽深为17微米的菲涅尔透镜，所述涂镀层的厚度为不超过1.7μm。

本发明的有益效果：