基于全息光刻及软刻蚀技术制备二维光子晶体模板

摘要

光子晶体作为一种新型人工电磁介质的出现，将为光子学及信息产业的发展开创新的领域．光子晶体巨大的应用前景令世界很多著名实验室在近十年来掀起了光子晶体制作的研究热潮，已经成为光学领域一个非常重要的研究方向。 本文主要研究利用激光全息法结合光聚合制备不同周期的二维正三角形光子晶体模板，结合软光刻工艺实现对光子晶体结构的反．激光全息法的特点是利用多束激光相互干涉产生的空间全息图案，图案中的光强极大值点就形成晶格点阵，通过光与物质的相互作用，曝光显影之后就可以在合适的感光材料上记录全息图样，从而形成周期有序微结构模板。 本论文的工作概括为以下几点： 1．概述激光全息结合光聚合微制作技术的研究进展以及软刻蚀工艺的研究进展，介绍光源的特点，光聚合材料及弹性材料PDMS的特点及工作原理。 2．根据全息理论分析模拟出制作特定结构和特定周期的光栅和二维光子晶体模板所需的干涉强度分布，计算出相干光束的光学参数，特别分析了偏振特性及光强阈值对于干涉图案的影响，优化选择偏振特性及光强阈值设计出结构均匀，对比度好的干涉图案——正三角晶格点阵。 3．设计完成制作二维光子晶体模板的光学系统的搭建。 4．利用激光全息法依次制作不同周期的光栅和二维正三角形光子晶体模板，记录处理实验数据，根据实验结果分析影响光子晶体模板质量的因素。 5．利用PDMS实施软光刻工艺，以制备好的光栅及光子晶体模板为主模，将周期性结构反转到PDMS上，对PDMS进行适当的处理压印光刻胶可以得到更小周期的光子晶体模板。 6．改变全息光刻的干涉图案，在SU8胶上制备出孔状的光子晶体模板。 本文最后对完成的工作进行了总结，并对该课题的研究工作进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1光子晶体

§1.1.1光子晶体的发展

§1.1.2光子晶体的分类及结构

§1.1.3光子晶体的特性及应用

§1.1.4光子晶体的制作方法

§1.2全息光刻工艺的研究进展

§1.2.1激光全息光刻结合光聚合的微制作技术研究进展

§1.2.2光源和光聚合材料

§1.3软刻蚀技术的发展

§1.3.1软刻蚀技术

§1.3.2 PDMS的工作原理及特性

§1.4本论文的选题意义

参考文献

第二章激光全息光刻理论分析及模拟

§2.1全息理论的发展

§2.2光学晶格与波矢构形的关系

§2.3二维正三角晶格点阵的模拟

§2.4偏振特性对晶格结构的影响及优化

参考文献

第三章实验制备全息光子晶体模板

§3.1实验可行性分析及设计

§3.1.1晶格常数与光束夹角及光源的关系

§3.1.2实验光路设计

§3.1.3实验材料及器材的选择

§3.2光子晶体模板制备的实验描述及结果

§3.2.1实验流程

§3.2.2二维正三角光子晶体模板的制作

§3.2.3.结合PDMS进行光子晶体模板的压印

§3.2.4基于SU8的二维孔状光子晶体模板

§3.2.5影响光子晶体模板质量的因素分析

§3.3实验总结

参考文献

第四章总结与展望

§4.1本文工作总结

§4.1今后工作展望

硕士期间参加科研项目及撰写学术论文

致谢

附录