[发明专利]一种制备周期减半的亚微米光栅的方法

说明书

本发明公开了一种制备周期减半的亚微米光栅的方法，涉及光学、微细加工、先进制造等领域，它解决了现有的光栅复制技术只能进行1:1光栅复制的问题，本发明利用一块亚微米母光栅制备出了周期减半的亚微米子光栅。本发明的方法为：首先制备出亚微米母光栅的PDMS软模板，同时在干净的基片上制备出所要使用的材料薄膜；然后将亚微米母光栅的PDMS软模板与准备好的材料薄膜紧密贴合，再将两者整体置于加热板上加热5分钟，加热温度要高于所用薄膜材料的玻璃化转变温度；最后将两者从加热板上取下并冷却至室温，分离基片和PDMS软模板，便在基片上制备出了周期减半的亚微米子光栅。本发明适用于亚微米光栅的制备领域。

技术领域

本发明涉及光学、微细加工、先进制造等领域，具体涉及一种制备周期减半的亚微米光栅的方法。

背景技术

光栅是能对入射光波的振幅或相位进行空间调制的光学元件，也称衍射光栅。光栅作为一种分光器件，经过几百年的发展，已经广泛应用于集成光路、光通信、光计算、光学信息处理、激光器等各个方面。

现有的光栅制作技术主要有机械刻划技术、激光干涉技术及光栅复制技术。机械刻划技术是指在基片上破坏性的刻划出一系列平行的划痕，属于振幅型光栅，其衍射效率高，但是生产效率低，设备要求高，成本较高；激光干涉技术是指用两束激光以一定角度进行干涉，用全息底片感光，冲洗后得到正弦分布的光栅的方法，所获得的光栅光谱范围广，分辨率较高，但其加工工艺要求极高，成本也较高；光栅复制技术是指用母版光栅制成同样结构光栅复制品的方法，用来代替昂贵的原刻光栅，常用的光栅复制技术包括纳米压印技术和软光刻技术。与前两种光栅制备技术相比，光栅复制技术的出现显著地降低了光栅的制作成本，解决了光栅的批量制作及大规模应用的问题。

然而现有的光栅复制技术只能实现母光栅结构1:1的完全复制，无法制备出具有更小周期尺寸的子光栅结构。无论是国内还是国外，尚未见到利用母光栅制备周期减半的子光栅的相关报道。

发明内容

本发明能够解决传统制备光栅的方法成本高和技术要求高的问题，更重要的是本发明打破了传统的光栅复制技术只能进行1:1复制的规律，制备出了周期尺寸减半的子光栅。本发明提供了一种制备周期减半的亚微米光栅的方法。

本发明的技术方案是：

1.一种制备周期减半的亚微米光栅的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：亚微米母光栅的PDMS软模板的制备，步骤如下：

S11：将PDMS本体材料和固化剂按照体积比10:1的比例在烧杯中混合并且搅拌均匀，令该混合液在空气中静置1个小时以充分去除气泡；

S12：将S11中没有气泡的混合液倾倒在所要复制的亚微米母光栅上，并使混合液完全覆盖亚微米母光栅，静置1个小时，再将其整体置于60℃热板上加热1个小时使混合液固化；自然冷却至室温后将固化好的PDMS材料从亚微米母光栅上揭下，此时便获得了亚微米母光栅的PDMS软模板；

S2：基片上的薄膜材料制备，步骤如下：将所用基片清洗干净并在其上旋转涂覆液体薄膜材料，静置10分钟后将其整体置于加热板上加热使薄膜材料固化，薄膜材料的厚度控制在50nm到100nm；

S3：周期减半的亚微米子光栅的制备，步骤如下：

S31：将S1中制得的亚微米母光栅的PDMS软模板上有亚微米结构的一面使用紫外臭氧清洗机清洗1分钟，然后将其粘附到S2中基片上的薄膜材料表面，并使两者紧密贴合在一起；

S32：将两者整体置于加热板上加热，加热温度要高于所用薄膜材料的玻璃化转变温度，以保证薄膜材料在熔融状态下能够迁移流动；加热5分钟后将两者整体从热板上取下并冷却至室温，然后将亚微米母光栅的PDMS软模板与基片分离，便在基片上制备出周期减半的亚微米子光栅。