[发明专利]全斯托克斯偏振成像元件及其制备方法

权利要求书

1.一种全斯托克斯偏振成像元件，包括透光基底(1)和位于透光基底上的介质结构层，所述的介质结构层由超像素单元阵列组成，所述的超像素单元包括4个不同取向的介质线栅结构(2,3,4,5)和2个不同旋向的第一旋转对称手性结构(6)和第二旋转对称手性结构(7)，所述的介质结构层的厚度(H)的变化范围为0.26～0.29μm；

所述的第一旋转对称手性结构(6)分别由2个第一第一臂(31)和2个第一第二臂(32)交叉构成，周期(P)的变化范围为1.0～1.2μm，第一第一臂(31)的长度(L1)的变化范围为0.5～0.8μm，第一第二臂(32)的长度(L2)的变化范围为1.00～1.07μm且小于等于周期(P)，第一第一臂(31)的宽度(W1)的变化范围为0.12～0.21μm，第一第二臂(32)的宽度(W2)的变化范围为0.17～0.26μm，2个第一第一臂(31)中心点之间的水平距离(d1)的变化范围为0.21～0.27μm，2个第一第二臂(32)之间的中心距离(d2)的变化范围为0.24～0.33μm，所述的第一第二臂(32)的方向为纵向，第一第一臂(31)与第一第二臂(32)之间的夹角θ的变化范围为40°～55°；

所述的第二旋转对称手性结构(7)分别由2个第二第一臂(41)和2个第二第二臂(42)交叉构成，周期(P)的变化范围为1.0～1.2μm，第二第一臂(41)的长度(L1)的变化范围为0.5～0.8μm，第二第二臂(42)的长度(L2)的变化范围为1.00～1.07μm且小于等于周期(P)，第二第一臂(41)的宽度(W1)的变化范围为0.12～0.21μm，第二第二臂(42)的宽度(W2)的变化范围为0.17～0.26μm，2个第二第一臂(41)中心点之间的水平距离(d1)的变化范围为0.21～0.27μm，2个第二第二臂(42)之间的中心距离(d2)的变化范围为0.24～0.33μm，所述的第二第二臂(42)的方向为纵向，第二第一臂(41)与第二第二臂(42)之间的夹角θ的变化范围为125°～140°；

所述的介质线栅结构周期(P)的变化范围为1.0～1.2μm，线栅的宽度(W)的变化范围为0.2～0.3μm，占空比为1/4～1/5；4个不同取向的介质线栅结构(2,3,4,5)与纵向方向的夹角分别为0°、45°、90°以及135°。

2.根据权利要求1所述的全斯托克斯偏振成像元件，其特征在于，所述的介质结构层的厚度(H)为0.27μm；

所述的第一旋转对称手性结构(6)周期(P)为1.05μm，第一第一臂(31)的长度(L1)为0.6μm，第一第二臂(32)的长度(L2)为1.05μm，第一第一臂(31)的宽度(W1)为0.15μm，第一第二臂(32)的宽度(W2)为0.2μm，2个第一第一臂(31)中心点之间的水平距离(d1)为0.25μm，2个第一第二臂(32)之间的中心距离(d2)为0.3μm，第一第一臂(31)与第一第二臂(32)之间的夹角θ为45°；

所述的第二旋转对称手性结构(7)周期(P)为1.05μm，第二第一臂(41)的长度(L1)为0.6μm，第二第二臂(42)的长度(L2)为1.05μm，第二第一臂(41)的宽度(W1)为0.15μm，第二第二臂(42)的宽度(W2)为0.2μm，2个第二第一臂(41)中心点之间的水平距离(d1)为0.25μm，2个第二第二臂(42)之间的中心距离(d2)为0.3μm，第二第一臂(41)与第二第二臂(42)之间的夹角θ为135°；

所述的介质线栅结构周期(P)为1.05μm，线栅的宽度(W)为0.25μm，占空比为1/4～1/5。

3.根据权利要求1所述的全斯托克斯偏振成像元件，其特征在于，所述的透光基底为无机氧化物透光基底；所述的介质结构层为半导体材料介质层。

4.根据权利要求3所述的全斯托克斯偏振成像元件，其特征在于，所述的透光基底为二氧化硅透光基底；所述的介质结构层为硅、锗或砷化镓半导体材料。

5.权利要求1所述的全斯托克斯偏振成像元件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在透光基底表面利用电子束蒸发或者化学气相沉积法生长出一层介质结构层；

(2)在介质结构层上使用匀胶机涂上一层电子束光刻胶负胶；

(3)利用电子束曝光和显影技术根据特定参数得到0°、45°、90°和135°不同取向的线栅和第一、第二旋转对称手性结构的光刻胶结构图形；

(4)使用反应离子束刻蚀工艺刻蚀介质结构层，去除残余光刻胶得到全斯托克斯偏振成像元件。