[发明专利]光波前的控制

说明书

背景技术

波前控制设备是影响入射波前或其光谱成分中至少一些的行进方向的设备。波前控制设备的示例包括棱镜、光束分裂器、波长过滤器或它们的组合。这样的设备可以用来例如沿特定方向引导光束，将光束分裂成其各光谱成分或者阻挡光束中的一些光谱成分。

波前控制设备可以包括被组合为以特定方式控制入射波前的多个元件。例如，多个三角棱镜元件可以被组合为执行光谱色散，而不导致入射波前在设计波长处的偏离。进一步，波前控制设备可以组合不同类型的元件。例如，光束转向系统可以使用镜子、棱镜和透镜的组合，来改变入射波前的方向、形状和光谱组成。

存在向批量生产包括波前控制设备的小型光学设备的趋势。然而，迎合这种趋势具有挑战性，因为像棱镜、光束分裂器等之类的元件可能在必须满足特定规范时制造起来是昂贵的。进一步，这些设备的元件(例如，棱镜)可能是相对体积大的，使得单个设备中的集成可能是困难的。

附图说明

为了使本公开内容可容易理解，现在将参考下面的图描述各示例。

图1A是根据一示例的波前控制设备的立体图。

图1B是沿图1A所示的波前控制设备的线A-A的剖面图。

图2是根据一示例操作的另一波前控制设备的剖面图。

图3是根据另一示例操作的又一波前控制设备的剖面图。

图4示出根据一示例的被配置为具有光栅图案的子波长(SWG)层的俯视平面图。

图5示出根据一示例的SWG的剖面图。

图6A和图6B示出作为根据本文示例的图6C所示的SWG层的占空比的函数的透射率和相移的曲线图。

图7示出根据示例处于操作的SWG层的、图示可以如何改变所透射的波前的剖面图。

图8A示出根据示例配置的SWG层的俯视平面图，图8B示出处于操作的图8A的SWG层的剖面图。

图9示出用于分裂多成分波前的处于操作的图8A的SWG层的剖面图。

图10示出用于过滤多成分波前的光谱成分的、处于操作的SWG层的另一示例的剖面图。

图11A示出根据另一示例配置的SWG层的俯视平面图，图11B示出处于操作的图11A的SWG层的剖面图。

图12示出绘出根据示例的用于制造波前控制设备的工艺流程的图。

图13A至图13I示出根据图12工艺流程的示例的、用于制造波前控制设备的结构的剖面图。

图14A至图14K示出根据图12工艺流程的示例的、用于制造波前控制设备的结构的剖面图。

图15A和图15B示出根据图12工艺流程的示例的、用于制造波前控制设备的结构的剖面图。

在附图中，为了图示清楚起见，放大了层和区域的尺寸。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了大量细节，以提供对本文公开的示例的理解。然而，本领域技术人员将理解，示例可以在没有这些细节的条件下实施。进一步，在下面的详细描述中，参考了附图，在附图中通过图示示出多个示例。在这一方面，关于所描述的图的方向使用了诸如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”等之类的方向术语的。由于所公开的部件能够被放置在多个不同的朝向，所以方向术语是为说明目的使用的，而绝不是限制性的。对各个附图中相同和对应的部分使用相同的附图标记。尽管图示有限多个示例，但是将理解由此产生的多个修改和变化。

如上面阐述的，波前控制设备可能制造起来是昂贵的。此外，将其元件集成在单个设备中可能是困难的。

本文描述了用于控制光波前的波前控制设备，其包括多个子波长光栅(SWG)层。在本文的示例中，SWG层被堆叠。进一步，SWG堆叠包括被布置为控制光波前的SWG层。

SWG层指包括衍射光栅的层，其中衍射光栅具有足够小以抑制除第0阶衍射以外的所有衍射的间距。与此相比，传统的波长衍射光栅的特征是，充分高以引入入射光的更高阶衍射的间距。换言之，传统的波长衍射光栅将光分裂并衍射成沿不同方向行进的若干个光束。然而，SWG层如何折射入射光束可以在制造时通过适当地选择SWG的衍射结构的尺寸来确定。