[发明专利]空间光调制器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种空间光调制器，包括：反射层，用于对入射波进行反射；调制层，设置在所述反射层上，所述调制层的光学性质可调节，包括像素调制单元；电极层，设置在所述调制层上，包括调制电极，所述调制电极设置在所述像素调制单元上，所述调制电极通过改变施加在所述像素调制单元的电压完成改变调制层的光学性质，具有稳定性高，鲁棒性高，使用寿命长和调制速度高的特点。本发明还公开了一种空间光调制器的制备方法，通过采用调制电极通过改变像素调制单元的电压完成改变调制层的光学性质，进而实现对光波的调制，相较于液晶空间光调制器，具有加工步骤少、加工难度低、成品率高，生产成本低的有益效果。

技术领域

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种空间光调制器及其制备方法。

背景技术

光学信息处理技术以光学器件为基础，利用光波承载信息，采用并行方式处理信息，具有信息容量大、信息处理速度快的优点，在飞速发展的信息时代具有重要的应用价值，在光通信、生物传感器、光学计算机和数字全息成像等领域具有重要作用。

空间光调制器在光学信息处理系统中是一种重要的光学器件，具有多个像素单元，能够调节光波的振幅和相位等光学参量，使光学参量在空间中形成一维或二维分布。目前空间光调制器的种类主要是液晶空间光调制器。液晶空间光调制器的主要功能材料是液晶，还包括导向层和封框胶。封框胶等连接结构容易移动，存在固定稳定性弱的问题。液晶的使用温度通常不超过50℃。液晶、导向层和封框胶都是温度稳定性较低的有机物，在光照和较高温度下使用容易老化，存在使用温度低、使用寿命短的问题。液晶空间光调制器的调制机理通常采用液晶的电致双折射效应，由于液晶材料、液晶层的厚度的最小均匀性和液晶层最小厚度的限制，液晶空间光调制器存在调制速度低的缺点，调制速度通常在百赫兹量级。

由于液晶空间光调制器包含的结构零件较多，液晶空间光调制器的制备方法存在加工步骤多、加工难度高、生产成本高和成品率低的缺点。液晶空间光调制器的制备步骤通常包括硅基互补金属氧化物半导体集成电路的制备步骤和液晶面板贴合封装的步骤。硅基互补金属氧化物半导体集成电路的制备步骤通常包括第一次沉积氧化硅、第一次图形化、离子注入、去除剩余氧化硅、第二次沉积氧化硅、沉积氮化硅、第二次图形化、第三次沉积氧化硅、沉积氮化硅、第三次图形化以及制备接触孔、栅极和电极等，共包括9次沉积、3次离子注入和7次图形化等19个步骤，成品率为90％。液晶面板贴合封装的步骤包括制备导向层、曝光导向层、涂布封框胶、液晶灌注和涂布封口胶等5个步骤，成品率为30％。因此，液晶空间光调制器的制备步骤共24个，成品率为27％，成品率较低，生产成本高。其中，图形化的次数较多、对准偏差较大，接触孔的制备难度大，涂布封框胶对准偏差较大，因此液晶空间光调制器的加工难度高。

发明内容

为了解决上述技术问题，降低空间光调制器的加工难度，提高空间光调制器的成品率，本发明公开一种空间光调制器及其制备方法，具体方案如下。

一种空间光调制器，包括：

反射层，用于对入射波进行反射；

调制层，设置在所述反射层上，所述调制层的光学性质可调节，包括像素调制单元；

电极层，设置在所述调制层上，包括调制电极，所述调制电极设置在所述像素调制单元上，所述调制电极通过改变施加在所述像素调制单元的电压完成改变调制层的光学性质。

根据本发明的一些实施例，所述调制电极的数量为多个，多个所述调制电极呈阵列排布在所述电极层上。

根据本发明的一些实施例，所述反射层包括至少两层分层，每层所述分层的折射率均不同；所述反射层材质包括以下之一：导体、半导体或绝缘体。

根据本发明的一些实施例，所述反射层的层数为偶数层，层数编号为奇数的分层的材质为SiO₂，厚度为240nm的正整数倍，折射率为1.5；层数编号为偶数的分层的材质为Ta₂O₅，厚度为190nm的正整数倍，折射率为2.0。