基于双光子直写的微纳光学器件研究进展

双光子直写技术凭借其高精度、任意三维结构刻写、高成本效益、材料设计高自由度等特点,已被成功应用到多种微纳光学器件的刻写中。基于双光子直写的微纳光学器件应用不断拓展,对刻写分辨率和通量都提出了更高的需求。超分辨激光纳米直写和高通量激光直写技术使得双光子直写具有nm级精度与cm级尺寸的跨尺度加工能力,进一步拓展了基于双光子直写的微纳光学器件研究领域。本文首先对双光子直写原理进行概述,介绍本课题组在利用双光子直写技术制造衍射光学器件、光纤集成器件方面的研究进展;然后,介绍本课题组在使用超分辨激光直写技术制备纳米光子器件方面的拓展研究,并展示了高精度、高通量激光直写技术在大面积刻写微纳光学器件上的技术优势。

基于圆形腔结构的高分辨率表面等离子体解复用器研究

近来对基于表面等离子体的微纳光学器件研究很多,这类器件在量子计算和量子通信中将会有着重要用途。本文对一种简单新颖的圆形腔间接耦合的结构进行了研究,发现其具有很好的滤波作用,透射谱的半峰全宽可以控制在10nm^20nm,从而显示出一定的应用价值。通过并联结构可以将此结构扩展,从而得出多通道的解复用器。

基于边缘光抑制技术的双光束激光直写纳米光刻系统

利用边缘光抑制技术,设计并研制了一套双光束激光三维直写光刻系统。该系统含有高速扫描振镜和三维纳米压电平台两组扫描机构,可以根据不同加工需求完成多种扫描模式下的微纳结构制造。分析了光刻光束中激发光与抑制光的能量变化对加工精度的影响,通过对光刻光束能量的精确控制,实现了基板表面最小线宽为64 nm的均匀线条和线宽为30 nm的悬浮线的稳定加工,加工结构的线宽变化符合理论预期。该系统在进行实用器件加工时,最高加工产率可达到0.6 mm;/min。使用该系统加工制造了多种微纳结构,证实了其具备加工大深宽比周期结构、复杂曲线结构和不规则三维结构的能力。

聚合物微米线Y型分束器工作特性研究

对基于聚苯乙烯(PS)微米线的光学分束器分光特性进行了研究,结果发现,通过调整分束器两输出臂间的耦合长度可以调节器件的分光比。讨论了传输损耗与表面散射损耗对器件分光性能的影响,实验测量了直径为1.5μm的聚合物微米线在波长为650nm的红光下传输损耗约为0.010 8dB/μm;发现在Y型分束器中,PS微米线的传输损耗可近似忽略;而散射损耗对分光特性器件的影响较大。利用散射损耗对分光特性的影响,可制备基于PS微米线的悬浮颗粒传感器。