基于二维金属亚波长孔阵列结构的MEMS红外辐射源特性研究

以MEMS红外气敏传感器为应用目标,采用MEMS技术设计和制作一种二维金属亚波长孔阵列结构红外辐射源。探讨了不同厚度SU-8膜对金属/电介质/金属(M/D/M)二维金属亚波长孔阵列结构在中远红外波段透射特性的影响。设计并制作了Au/SU-8/Au的M/D/M结构,测试采用傅里叶变换红外光谱仪器。同时对M/D/M结构不同电介质层情况下的中远红外波段透射特性进行了模拟。实验结果表明,SU-8厚度在小于1μm时,透射强度远大于厚度1μm以上的结构,且有透射强度最大值出现(SU-8厚度为360nm),同时,随着SU-8厚度的增加,透射谱峰值呈现规律性红移。

表面等离子体近场光刻制作二维纳米阵列

重点介绍了采用表面等离子体增强效应的近场光刻制作亚微米结构的二维点阵图形的技术。在研究亚波长纳米孔阵列超透射现象基本原理的基础上,应用有限差分时域(FDTD)算法数值模拟了周期性孔阵列的电场强度分布,讨论了纳米孔阵列所激发的表面等离子体激元提高近场光刻分辨率的微观机制。以金膜上的亚波长纳米孔阵列作为掩模版进行了接触式曝光实验,实际制作出了光刻胶的亚波长二维点阵图形,点阵图形的直径约为300nm,周期约为700nm。这种新型的微纳加工技术具有应用简单、成本低等特点,在大规模二维纳米点阵的制作方面有一定的应用潜力。

量子点红外探测器及焦平面阵列的研究进展

量子点红外探测器(QDIP)理论上具有对垂直入射光敏感、暗电流小、载流子寿命长、工作温度和响应率高等优势。目前,研究主要集中在普通量子点红外探测器、阱中点红外探测器(DWELL-QDIP)、隧穿量子点红外探测器(T-QDIP)、Si/Ge量子点红外探测器、二维小孔阵列红外探测器(2DHA-QDIP),国外报道了640×512量子点红外焦平面阵列的热成像,但现有的QDIP还未充分显现出其潜在优势。阐述了正在研究的几种QDIP和未来技术发展的趋势。

飞秒激光直写太赫兹波段二维金属亚波长孔阵列

利用中心波长为775 nm、重复频率为1 kHz、脉宽为130 fs的飞秒激光脉冲对厚度为200μm的铜片进行微加工,制作了适用于太赫兹（THz）波段（0.1－4 THz）的二维金属亚波长孔阵列。实验中,分别固定激光能量和加工时间,研究烧蚀孔直径随激光功率及加工时间的变化规律,发现激光偏振态是引起烧蚀缺口的主要原因。利用数值模拟软件（CST）计算出适用于THz波段的金属孔阵列结构参数,根据以上实验结果选择合适的激光参数制作了孔阵列。

基于超快激光的聚四氟乙烯二维光子晶体制备工艺研究

聚四氟乙烯由于具备低介电常数、对0.7~2.5 THz的光传输损耗低等特性,在光子晶体基底材料领域具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值。采用飞秒激光器对聚四氟乙烯薄板进行制备二维光子晶体的工艺研究,其中激光器脉宽为388 fs,重复频率为100 kHz。通过对激光烧蚀试验结果拟合,得到聚四氟乙烯薄板在1040 nm波长下的单脉冲损伤阈值为840 mJ/cm^(2)。此外,分析了不同激光参数对二维光子晶体制备工艺结果的影响,发现激光在多脉冲叩击法路径下获得的单层微孔加工质量最好。进一步研究了激光加工功率、扫描速度和扫描次数对圆柱形周期性结构的影响规律,结果表明,在激光加工功率为9 W、扫描速度为100 mm/s、扫描次数为9时能获得结构均匀的微孔阵列。本试验对采用超快激光加工制备聚四氟乙烯二维光子晶体有一定的参考价值。

等离子体MEMS红外光源研究进展

利用金属/电介质光子晶体(MDPC)对黑体热辐射光谱有增强透射和滤波的剪裁特性,制成能够发射出高性能、可调谐窄带相干光的等离子体微机电系统(MEMS)红外光源。其工作波长可选择性、工艺简单、成本低和MEMS化等优点使其在生物、医学和军事等领域得到广泛的应用。对该器件的结构与材料选择、工作机理、工艺流程及性能表征和研究进展进行了详细的综述,对其在微型非色散红外(NDIR)气体传感系统中的应用前景进行了展望。