[发明专利]基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法

说明书

本发明公开了一种基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，包括以下步骤：硅模具的制造：在清洗干净的硅片表面溅射一层金属薄膜A，然后涂胶、曝光、显影、腐蚀金属薄膜A、干法刻蚀硅制备硅模具A；按照同样的步骤，制备模具B；翻模制备柔性磁性聚合物栅线；反射面的制造：将配置好的聚合物混合物涂覆在模具B表面，再施加一个衬底，加热固化聚合物，脱模得到柔性聚合物栅线，在柔性聚合物栅线表面溅射沉积厚度为20~300nm金属薄膜C得到反射面；利用磁场调控反射面的转移，实现闪耀光栅闪耀角的调控。本发明利用磁场精确调控闪耀光栅的闪耀角；本发明具备可精确调控闪耀角、响应快、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及闪耀光栅的制作技术领域，特别是涉及一种基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法。

背景技术

衍射效率是基本光学元件光栅的重要性能指标之一。闪耀光栅可有效提高衍射效率，它是一种具有锯齿状槽型的周期性结构的光栅。

目前闪耀光栅的主要制造方法包括机械刻划法、全息干涉法、激光、电子束、离子束、湿法腐蚀等。

机械刻划法是用刻刀在软质材料上进行挤压、抛光形成槽型的方法。刻划机对工作条件有很高要求，刀具容易损坏，成槽质量差，衍射效率不理想；

全息干涉法是利用两束同偏振方向的相干光以一定夹角入射到光刻胶表面，由于两束光发生干涉，会在光刻胶内部形成倾斜的潜像分布，显影后获得闪耀槽型。存在槽形差，难以精确控制闪耀角等不足。

激光直写技术是通过计算机将图形文件直接转化为控制激光扫描路径，并利用计算机操控聚焦短波激光在光刻胶上曝光形成图形。电子束曝光是利用高能电子束流轰击照射光刻胶，用若干个台阶近似光栅闪耀面，依据台阶高度选择曝光剂量，显影后得到闪耀槽形。聚焦离子束刻蚀技术是用离子束直接加工材料表面获取闪耀光栅槽形。这三种方法设备复杂、成本高、制造周期长、难以实现大面积制作。

湿法腐蚀是基于晶体腐蚀的各向异性，利用不同晶面在溶液中腐蚀速率不同的属性制造三角槽形，晶体的切割角度决定闪耀角的大小。存在槽型顶部易被腐蚀成平台，衍射效率不理想等问题。

可见，目前闪耀光栅制备成本高、槽型差、闪耀角难以精确控制等，且闪耀光栅制造完成后对应一个不变的闪耀角，闪耀角无法调控。因此，需要寻求一种新的制造闪耀光栅的方法来解决目前存在的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，制备的闪耀光栅闪耀角可以调控，那就相当于多套闪耀光栅，将会很大程度解决目前制造方法中存在的一系列问题；本发明具有可精确调控闪耀角、响应快、成本低等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，包括以下步骤：

（1）硅模具的制造：在清洗干净的硅片表面溅射一层金属薄膜A，然后涂胶、曝光、显影、腐蚀金属薄膜A、干法刻蚀硅制备硅模具A；按照同样的步骤，制备模具B；

（2）翻模制备柔性磁性聚合物栅线：将磁性颗粒、聚合物和固化剂混合均匀得到磁性聚合物混合物，将聚合物和固化剂混合均匀得到聚合物混合物，将磁性聚合物混合物涂覆在硅模具A表面，磁性聚合物混合物填充后，在硅模具A正下方放置永磁铁，在磁场的作用下，磁性聚合物混合物中的磁性颗粒会向永磁铁的方向移动，致使磁性颗粒富集在硅模具A槽的底端，去除硅模具A表面剩余的磁性聚合物混合物，然后继续涂覆一层聚合物混合物，再施加一个衬底，加热固化聚合物，脱模得到柔性磁性聚合物栅线；

（3）反射面的制造：将配置好的聚合物混合物涂覆在模具B表面，再施加一个衬底，加热固化聚合物，脱模得到柔性聚合物栅线，在柔性聚合物栅线表面溅射沉积厚度为20~300nm金属薄膜C得到反射面；

（4）反射面的转移：利用电子微接触印刷技术实现反射面的转移；