[发明专利]二维周期非对称光栅光学器件及电子设备

权利要求书

1.一种二维周期非对称光栅光学器件，其特征在于，包括：

衬底；

形成于所述衬底表面的周期性排布的至少一组二维光栅点阵；

所述二维光栅点阵中的点阵单元在两个周期方向上的宽度大小不等，和/或，所述二维光栅点阵的周期大小不等；

至少存在一个所述宽度或一个所述周期满足预设条件，所述预设条件包括垂直所述二维周期非对称光栅光学器件入射的第一光线在空气中的衍射角度大于90°，在所述二维周期非对称光栅光学器件内的衍射角度小于90°；

在预设条件下至少两个周期方向各自产生波长小于505nm的两个波导共振，且共振波长处的透射效率最低；或在预设条件下两个周期的合矢量衍射方向产生波长小于505nm的波导共振，且共振波长处的透射效率最低。

2.根据权利要求1所述的二维周期非对称光栅光学器件，其特征在于，满足所述预设条件的光栅级数为(±1，0)、(0，±1)和(±1，±1)中的至少三者之二。

3.根据权利要求1所述的二维周期非对称光栅光学器件，其特征在于，所述二维光栅点阵的高度大于或等于20nm，小于或等于800nm，且所述二维光栅点阵在两个周期方向上的周期大小均小于或等于505nm，所述二维光栅点阵中各个点阵单元在两个周期方向上的宽度分别为对应的周期大小的0.1至0.9倍，从而在预设条件下至少两个周期方向各自产生波长小于505nm的两个波导共振，且共振波长处的透射效率最低。

4.根据权利要求1所述的二维周期非对称光栅光学器件，其特征在于，所述二维光栅点阵的高度大于或等于20nm，小于或等于800nm，且所述二维光栅点阵的一个周期小于或等于505nm，另外一个周期大于505nm；所述二维光栅点阵中各个点阵单元在两个周期方向上的宽度分别为对应的周期大小的0.1至0.9倍，通过控制两个周期的夹角使得它们的合矢量满足入射的第一光线在空气中的衍射角度大于90°，且在所述二维周期非对称光栅光学器件内的衍射角度小于90°，从而在预设条件下周期小于505nm的周期方向和周期大于505nm的周期方向的合矢量(±1，±1)的衍射方向产生波长小于505nm的波导共振，且共振波长处的透射效率最低。

5.根据权利要求1所述的二维周期非对称光栅光学器件，其特征在于，所述二维光栅点阵中的点阵单元呈矩形分布、三角形分布、蜂窝状分布或准晶分布中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的二维周期非对称光栅光学器件，其特征在于，所述二维光栅点阵的材料包括氧化铪、氧化锌、氧化钛、氧化锆、氮化硅、树脂、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯或者光刻胶中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的二维周期非对称光栅光学器件，其特征在于，所述第一光线包括波长小于505纳米的光线，且所述预设条件还包括垂直所述二维周期非对称光栅光学器件入射的所述第一光线至少有两个方向或者两个衍射级在所述衬底、二维光栅点阵、覆盖层以及保护层共同构成的波导内的衍射角度小于90°。

8.根据权利要求1所述的二维周期非对称光栅光学器件，其特征在于，还包括：

覆盖层，至少覆盖于所述二维光栅点阵的上表面；

保护层，形成于所述覆盖层上表面；

所述二维光栅点阵、覆盖层以及保护层中至少两个器件的折射率不同。

9.根据权利要求8所述的二维周期非对称光栅光学器件，其特征在于，所述覆盖层还形成于所述二维光栅点阵的侧壁，部分或者完全填充在二维光栅点阵的点阵单元之间的间隙，且所述覆盖层的折射率满足使得所述二维光栅点阵的折射率差值为一非零值。

10.根据权利要求8所述的二维周期非对称光栅光学器件，其特征在于，所述覆盖层的材料包括氧化铪、氧化锌、氧化钛、氧化锆、氮化硅、树脂、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯或者光刻胶中的至少一种，且所述覆盖层的高度大于或等于10纳米。