[发明专利]优化的电介质反射式衍射光栅

权利要求书

1.一种用于获取具有预定光谱范围、入射角和极化的光束的衍射的反射式衍射光栅的方法，所述反射式衍射光栅包括至少四个平坦的介电材料层的叠层，蚀刻上介电材料层以形成衍射光栅，所述上介电材料层的蚀刻周期是预定的，

其特征在于，所述方法实施以下步骤：

选择包括被蚀刻层的介电材料层的数量和特性；

在利用预定间隔和预定增量间距改变至少四个所述介电材料层的厚度和光栅的至少一个蚀刻参数的同时，针对属于每个预定衍射光栅结构使用的光谱范围的频率采样数字地计算至少一个衍射级的反射效率和/或透射效率；

以及基于决定于光栅的给定用途的标准从计算结构中选择至少一个结构。

2.根据权利要求1所述的获取衍射光栅的方法，其特征在于，介电材料的非蚀刻层放置在金属层上，并且具有数量在5个和15个之间的所述非蚀刻层。

3.根据权利要求1或2所述的获取衍射光栅的方法，其特征在于，数值在计算步骤期间改变的蚀刻参数是蚀刻深度和沟槽宽度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的获取衍射光栅的方法，其特征在于，针对分布在宽度大于100nm的光谱范围内的至少10个频率采样进行至少一个所述衍射级的所述反射效率和/或透射效率的数字计算。

5.根据权利要求4所述的获取衍射光栅的方法，其特征在于，所述光谱范围在700nm和900nm之间。

6.一种反射式衍射光栅，包括：

金属层；

交替的至少两个具有高折射率的材料层和两个具有低折射率的材料层；

介电材料的上层，被蚀刻以形成衍射光栅；

其中，根据本发明，至少两个具有高折射率的材料层或具有低折射率的材料层具有不同的厚度；

其中，通过根据权利要求1至5中任一项所述的确定尺寸的方法来确定具有高折射率的材料层和具有低折射率的材料层的厚度以及所述上层的至少一个蚀刻参数。

7.根据权利要求6所述的反射式衍射光栅，其特征在于，所述反射式衍射光栅包括交替的至少两个二氧化硅(SiO₂)层和两个二氧化铪(HfO₂)层，并且被蚀刻的上层由二氧化硅(SiO₂)制成。

8.根据权利要求7所述的反射式衍射光栅，对于光谱范围在700和900nm之间的光线的衍射，入射角在50°和56°之间，

所述反射式衍射光栅包括在其上至少沉积以下层的衬底(1)：

金(Au)层(20)，具有大于150nm的厚度；

二氧化硅(SiO₂)层(21)，具有150nm和300nm之间的厚度；

二氧化铪(HfO₂)层(22)，具有150nm和300nm之间的厚度；

二氧化硅(SiO₂)层(23)，具有250nm和400nm之间的厚度；

二氧化铪(HfO₂)层(24)，具有50nm和200nm之间的厚度；

二氧化硅(SiO₂)层(25)，具有50nm和200nm之间的厚度；

二氧化铪(HfO₂)层(26)，具有100nm和250nm之间的厚度；

二氧化硅(SiO₂)层(28)，具有625nm和775nm之间的厚度，

在所述二氧化硅(SiO₂)层(28)的整个厚度范围内对其进行蚀刻以形成光栅，蚀刻周期d在每毫米1400条线和1550条线之间并且蚀刻宽度为使得比率c/d等于0.65。

9.根据权利要求8所述的反射式衍射光栅，其特征在于，氧化铝(27)层沉积在最后的二氧化铪(HfO₂)层(26)和被蚀刻的二氧化硅(SiO₂)层(28)之间。

10.根据权利要求9所述的反射式衍射光栅，包括在其上依次沉积以下层的衬底(1)：

金(Au)层(20)；

二氧化硅(SiO₂)层(21)，具有240nm的厚度；

二氧化铪(HfO₂)层(22)，具有240nm的厚度；

二氧化硅(SiO₂)层(23)，具有380nm的厚度；

二氧化铪(HfO₂)层(24)，具有100nm的厚度；

二氧化硅(SiO₂)层(25)，具有100nm的厚度；

二氧化铪(HfO₂)层(26)，具有200nm的厚度；

氧化铝(Al₂O₃)层(27)，具有50nm的厚度；以及

二氧化硅(SiO₂)层(28)，具有700nm的厚度，在所述二氧化硅(SiO₂)层(28)的整个厚度范围内对其进行蚀刻。