[发明专利]一种窄带光谱滤波结构及其制作方法

权利要求书

1.一种窄带光谱滤波结构，其特征在于，为基于固定介质层厚度的FP型窄带光谱滤波器结构，包括顶层布拉格反射镜(1)、中间介质层(2)、底层布拉格反射镜(3)和基底(4)；

所述顶层布拉格反射镜(1)为两种高低折射率光学材料组成的多层膜结构，具体的，由一组或多组顶层布拉格反射镜高折射率介质材料层(1-1)和顶层布拉格反射镜低折射率介质材料层(1-2)间隔排列形成；

所述中间介质层(2)为低折射率介质材料，其上有亚波长孔阵列(2-1)，及其填充在孔阵列内的高折射率介质材料亚波长柱阵列(2-2)；

所述底层布拉格反射镜(3)由一组或多组底层布拉格反射镜高折射率介质材料层(3-1)和底层布拉格反射镜低折射率介质材料层(3-2)间隔排列形成。

2.如权利要求1所述的窄带光谱滤波结构，其特征在于，所述基底(4)为玻璃、硅或锗。

3.如权利要求1所述的窄带光谱滤波结构，其特征在于，所述顶层布拉格反射镜(1)和底层布拉格反射镜(3)的两种高低折射率光学材料为氧化硅、氮化硅、二氧化钛等，氟化钙、硒化锌，锗或碲化镉。

4.如权利要求1所述的窄带光谱滤波结构，其特征在于，所述中间介质层(2)材料为氧化硅、氮化硅、二氧化钛等，氟化钙、硒化锌，锗或碲化镉。

5.如权利要求1所述的窄带光谱滤波结构，其特征在于，所述中间介质层2中低折射率介质材料亚波长孔阵列(2-1)的形状为圆孔、方形孔、三角形孔或矩形孔。

6.如权利要求1所述的窄带光谱滤波结构，其特征在于，所述中间介质层2中低折射率介质材料亚波长孔阵列(2-1)的排列形式为三角形排列、或矩形排列。

7.如权利要求1所述的窄带光谱滤波结构的制作方法，其特征在于，包括步骤如下：

(a)清洗基底(4)：将基底(4)用丙酮超声清洗，然后放酒精中超声清洗，之后用去离子水冲洗干净，氮气吹干；

(b)沉积底层布拉格反射镜(3)：将清洗好的基底(4)置于材料沉积设备腔室中，依次沉积不同厚度的底层布拉格反射镜高折射率介质材料层(3-1)和底层布拉格反射镜低折射率介质材料层(3-2)作反射镜；

(c)沉积低折射率中间介质层(2)：将基片置于材料沉积设备腔室中，沉积一层低折射率材料作介质层；

(d)旋涂光刻胶(5)并热烘：将上述基片置于旋涂机上，设定转速及旋涂时间，完成光刻胶(5)旋涂，之后，置于热板上对基片热烘，固化光刻胶；

(e)光刻、显影：将旋涂好光刻胶(5)的基片置于光刻设备腔室中，按照光刻图案，设定好曝光剂量，完成曝光；之后将基片置于显影液中显影，并用异丙醇清洗，氮气吹干，得到光刻胶周期性亚波长结构(5-1)；

(f)刻蚀：将上述基片置于刻蚀设备腔室，以光刻胶周期性亚波长结构(5-1)为掩膜对低折射率中间介质层(2)进行刻蚀，得到低折射率介质材料亚波长孔阵列(2-1)；之后将其置于丙酮中清洗，去除光刻胶(5)；

(g)沉积高折射率介质材料亚波长柱阵列：将上述基片置于沉积设备中，沉积一层高折射率材料，实现对低折射率介质材料亚波长孔阵列(2-1)的填充；之后用刻蚀设备将低折射率介质材料亚波长孔阵列(2-1)以外的高折射率材料刻蚀掉，使得高折射率介质材料亚波长柱阵列(2-2)与低折射率介质材料亚波长孔阵列(2-1)厚度保持一致；

(h)沉积顶层布拉格反射镜(1)：将上述基片置于材料沉积设备腔室中，依次沉积不同厚度的顶层布拉格反射镜高折射率介质材料层(1-1)和顶层布拉格反射镜低折射率介质材料层(1-2)作反射镜。

8.如权利要求1所述的窄带光谱滤波结构的制作方法，其特征在于，包括步骤如下：

(a)清洗基底(4)：将基底(4)用丙酮超声清洗，然后放酒精中超声清洗，之后用去离子水冲洗干净，氮气吹干；

(b)沉积底层布拉格反射镜(3)并划片：将清洗好的基底(4)置于材料沉积设备腔室中，依次沉积不同厚度的底层布拉格反射镜高折射率介质材料层(3-1)和底层布拉格反射镜低折射率介质材料层(3-2)作反射镜；之后将其置于划片设备中，按照设计的滤波片尺寸进行划片；

(c)沉积低折射率中间介质层(2)：选取划好的基片置于材料沉积设备腔室中，沉积一层低折射率材料作介质层；

(d)旋涂光刻胶(5)并热烘：将上述基片置于旋涂机上，设定转速及旋涂时间，完成光刻胶(5)旋涂，之后，置于热板上对基片热烘，固化光刻胶；

(e)光刻、显影：将旋涂好光刻胶(5)的基片置于光刻设备腔室中，按照光刻图案，设定好曝光剂量，完成曝光；之后将基片置于显影液中显影，并用异丙醇清洗，氮气吹干，得到光刻胶周期性亚波长结构(5-1)；

(f)刻蚀：将上述基片置于刻蚀设备腔室，以光刻胶周期性亚波长结构(5-1)为掩膜对低折射率中间介质层(2)进行刻蚀，得到低折射率介质材料亚波长孔阵列(2-1)；之后将其置于丙酮中清洗，去除光刻胶(5)；

(g)沉积高折射率介质材料亚波长柱阵列(2-2)：将上述基片置于沉积设备中，沉积一层高折射率材料，实现对低折射率介质材料亚波长孔阵列(2-1)的填充；之后用刻蚀设备将低折射率介质材料亚波长孔阵列(2-1)以外的高折射率材料刻蚀掉，使得高折射率介质材料亚波长柱阵列(2-2)与低折射率介质材料亚波长孔阵列(2-1)厚度保持一致；

(h)覆盖顶层布拉格反射镜(1)：将步骤(b)中划片获得的布拉格反射镜翻转并无缝贴合于步骤(g)所得的基片。