[发明专利]一种透射式光分束器及其制造方法

说明书

本发明实施例公开了一种透射式光分束器及其制造方法，其中，透射式光分束器包括：基板和设置在基板一侧的介质层，介质层中形成有超构表面；超构表面包括多个一重旋转对称的超构功能基元，和/或，多个两重旋转对称的超构功能基元。本发明实施例提供的透射式光分束器，实现了对出射光的数量、光强、偏振及相位的精确调控，可应用于光束分数及量子分束等多种场景。

技术领域

本发明实施例涉及光学技术领域，尤其涉及一种透射式光分束器及其制造方法。

背景技术

光分束器为光场及光信息调控中的一个重要组成部分，光场处理领域中有很多情况需要对入射光分为多束的同时对光场偏振及其相位进行调控，目前的光分束器主要为基于传统光波导制造，多为光通讯领域中作为光强分束器件，损耗过大、体积过大、成本高并且无法对多信道光场的光强、偏振、相位等光信号的自由度进行精确调控，这极大限制了光分束器的应用范围。

发明内容

本发明提供一种透射式光分束器及其制造方法，以实现对出射光的数量、光强、偏振及相位的精确调控。

第一方面，本发明实施例提供了一种透射式光分束器，包括：基板和设置在所述基板一侧的介质层，所述介质层中形成有超构表面；

所述超构表面包括多个一重旋转对称的超构功能基元，和/或，多个两重旋转对称的超构功能基元。

可选的，所述一重旋转对称的超构功能基元包括U型超构功能基元、V型超构功能基元以及W型超构功能基元中的至少一种；

所述两重旋转对称的超构功能基元包括长方形超构功能基元。

可选的，所述透射式光分束器的工作波长为L1，其中，380nm≤L1≤2μm；

在所述超构表面所在平面内，每个所述长方体超构结构基元的长度为L2，宽度为L3，其中，30nm≤L2≤1000nm，30nm≤L3≤1000nm；

在垂直所述超构表面所在平面的方向上，每个所述长方体超构结构基元的厚度为L4，其中，30nm≤L4≤3000nm。

可选的，所述超构表面的形状为矩形，所述超构表面的长度为D1，宽度为D2，其中，100μm≤D1≤15mm，100μm≤D2≤15mm。

可选的，所述介质层的制备材料包括金属材料、单晶硅、多晶硅、非晶硅、氧化钛、氮化硅以及氮化镓中的至少一种。

可选的，所述基板的制备材料包括玻璃、石英以及蓝宝石中的至少一种。

第二方面，本发明实施例还提供了一种透射式光分束器的制备方法，用于制备第一方面所述的任一透射式光分束器，该方法包括：

提供一基板；

在所述基板一侧制备介质层；

在所述介质层中制备超构表面，其中，所述超构表面包括多个一重旋转对称的超构功能基元，和/或，多个两重旋转对称的超构功能基元。

可选的，在所述介质层中制备超构表面，包括：

在所述介质层上制备电子束光刻正胶；

采用电子束光刻工艺在所述电子束光刻正胶上刻写超构表面图案；

在所述介质层以及所述电子束光刻正胶上制备金属保护层；

去除所述电子束光刻正胶以及所述电子束光刻正胶上的金属保护层，保留所述介质层上的金属保护层；

采用刻蚀工艺在所述介质层中刻写所述超构表面图案；

去除所述介质层上的金属保护层。

可选的，在所述介质层中制备超构表面，包括：