具有栅结构的光学调制装置制造方法及图纸

光学调制装置包括等离子体光子纳米天线层、面向等离子体光子纳米天线层的金属层，在等离子体光子纳米天线层与金属层之间的电容率变化层和介电材料层。根据外部信号形成在电容率变化层中的有源区域可以用作控制光学调制性能的光栅。

Optical modulator with gate structure

The optical modulation device comprises a metal layer plasma photonic nano antenna layer, for plasma photonic nano antenna layer, rate change layer and dielectric layer in the capacitance between the plasma photonic nano antenna layer and metal layer. An active region formed in an electric rate change layer according to an external signal can be used as a grating to control the optical modulation performance.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有栅结构的光学调制装置
与示例性实施例一致的设备涉及调制光的光学装置。
技术介绍
在各种光学设备中使用改变入射光的透射率、反射、偏振、相位、强度、路径等的光学装置。在光学系统中使用的光学调制器具有用于以期望的方式控制这些性质的各种结构。作为示例，使用微机械运动来阻挡光或控制反射元件以及其它元件的各向异性液晶和微机电系统(MEMS)结构广泛用于典型的光学调制器中。然而，这种光学调制器的操作响应时间是缓慢的，并且可以根据已知的驱动光学调制器的方法达到若干μs。期望将纳米天线与光学调制器结合利用，纳米天线利用发生在金属层和介电层之间的边界处的表面等离子体共振现象。
技术实现思路
技术方案一个或多个示例性实施例可以提供调制光的光学装置。另外的示例性方面将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地从描述中将是显而易见的，或者可以通过实践本示例性实施例来了解。专利技术的有益效果上述光学调制装置可以包括等离子体光子纳米天线层和电容率变化层，并且可以通过利用载流子浓度变化的电容率变化层的区域作为光栅来调制各种形状的入射光。上述光学调制装置可以制造成具有小尺寸并且可以实现快速驱动。因此，光学调制装置可以用于各种光学设备中的任一种，从而提高其性能。附图说明结合附图，从示例性实施例的以下描述，这些和/或其他示例性方面和优点将变得显而易见并且更容易理解，在附图中：图1是根据示例性实施例的光学调制装置的结构的示意性透视图；图2是图1的光学调制装置的单元块的详细透视图；图3是在图1的光学调制装置的单元块中形成的栅结构的剖视图；图4是电容率变化相对于在图1的光学调制装置中采用的电容率变化层的有源区域中形成的载流子浓度的曲线图；图5是图4的突出部分的放大曲线图；图6是反射率相对于在图1的光学调制装置中采用的电容率变化层的有源区域中形成的载流子浓度的曲线图；图7是相移相对于在图1的光学调制装置中采用的电容率变化层的有源区域中形成的载流子浓度的曲线图；图8是根据另一示例性实施例的用于计算机模拟的样本结构的透视图，其中光学调制装置用作动态相位光栅；图9是图8的样本结构的单位块的详细值的透视图；图10是施加到图8的样本结构的电压的形状的示例以及入射光的相移相对于第1阶衍射光的方向和电压形状的曲线图；图11是当图10所示的电压图案施加到图8的样品结构时，光强度相对于衍射角的曲线图；图12是施加到图8的样本结构的电压的形状的其它示例以及入射光的相移相对于第1阶衍射光的方向和电压形式的曲线图；图13是当图12所示的电压图案施加到图8的样品结构时，光强度相对于衍射角的曲线图；图14是施加到图8的样本结构的电压的形状的其它示例以及入射光的相移相对于第1阶衍射光的方向和电压形状的曲线图；图15是当图14所示的电压图案施加到图8的样品结构时，光强度相对于衍射角的曲线图；图16是根据另一示例性实施例的光学调制装置的单元块的透视图；图17A至17D示出了根据示例性实施例的可以用于光学调制装置的单元块中的纳米天线的示例性形状；图18是根据另一示例性实施例的光学调制装置的单元块的剖视图；以及图19是根据另一示例性实施例的光学调制装置的单元块的剖视图。具体实施方式一个或多个示例性实施例可以提供调制光的光学装置。另外的示例性方面将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地从描述中将是显而易见的，或者可以通过实践本示例性实施例来了解。根据示例性实施例的一方面，光学调制装置包括等离子体光子纳米天线层；面向等离子体光子纳米天线层的金属层；在等离子体光子纳米天线层和金属层之间的电容率变化层，所述电容率变化层具有根据施加于其上的信号而变化的电容率；以及在等离子体光子纳米天线层和金属层之间的介电材料层。光学调制装置还可以包括：信号施加器件，配置为向电容率变化层施加信号，从而引起电容率变化层的电容率的变化。信号施加器件可以是配置为在等离子体光子纳米天线层和金属层之间施加电压的电源。电容率变化层可以包括电容率根据施加到其上的电信号而变化的电光材料。电容率变化层可以包括透明导电材料。电容率变化层可以包括过渡金属氮化物。电容率变化层可以包括载流子浓度根据施加在等离子体光子纳米天线层和金属层之间的电压而变化的有源区域。电容率变化层可以包括重掺杂半导体。电容率变化层的有源区域可以与介电材料层相邻。电容率变化层的介电常数的实部在预定波长带中可以等于0。预定波长带可以根据有源区域中的载流子浓度而不同。通过电源施加在等离子体光子纳米天线层和金属层之间的电压可以在包括一电压值的范围内，该电压值处等离子体光子纳米天线层的共振波长带和预定波长带相同。等离子体光子纳米天线层可以包括在第一方向上彼此间隔开的多个纳米天线线(nano-antennaline)，并且多个纳米天线线中的每一个可以包括在与第一方向不同的第二方向上彼此连接的多个纳米天线。多个纳米天线中的每一个可以具有十字形状，其中在第一方向上具有长度的纳米棒和在第二方向上具有长度的纳米棒彼此交叉。多个纳米天线中的每一个可以是圆形、椭圆形、多边形、X形和星形中的一个。电源可以配置为在多个纳米天线线中的每一个和金属层之间独立地施加电压。施加在金属层和多个纳米天线线中的每一个之间的电压值可以在第一方向上具有预定的规则性。电容率变化层可以设置在金属层上，并且介电材料层设置在电容率变化层上。介电材料层可以设置在金属层上，并且电容率变化层设置在介电材料层上。电容率变化层可以被图案化为与等离子体光子纳米天线层相同的形状。等离子体光子纳米天线层可以包括金属材料和形成在金属材料中的多个通孔的纳米图案。根据示例性实施例的一方面，光学设备包括光学调制装置。本专利技术的模式现在将参照附图更全面地描述示例性实施例。附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中，为了清楚和便于说明，元件的尺寸可能被夸大。在这方面，示例性实施例可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于本文所阐述的描述。应当理解，当层被称为在另一层或基底“上”时，其可以直接在另一层或基底上，或者也可以存在中间层。在元件列表之前的诸如“至少一个”的表达修饰整个元件列表，并且不修饰列表的单独元件。图1是根据示例性实施例的光学调制装置100的结构的示意性透视图。图2是图1的光学调制装置100的单元块的详细透视图。图3是在图1的光学调制装置100的单元块中形成的栅结构的剖视图。参考图1至3，光学调制装置100可以包括等离子体光子纳米天线层170和面向等离子体光子纳米天线层170的金属层110。电容率变化层130设置在等离子体光子纳米天线层170和金属层110之间，并且其电容率根据外部信号而变化。介电材料层150设置在等离子体光子纳米天线层170和金属层110之间。为了改变电容率变化层130的电容率，光学调制装置100还可以包括将外部信号施加到电容率变化层130的信号施加器件。信号施加器件可以是例如在等离子体光子纳米天线层170和金属层110之间施加电压以在电容率变化层130中形成电场的电压源190，但是信号施加器件不限于此。尽管在图1至图3中电容率变化层130和介电材料层150依次设置金属层110上，但是可以调换电容率变化层130和介电材料层150的布置顺序。等离子体光子纳米天线层170可以包括由导电材料形成的多个纳米天线NA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学调制装置，包括：等离子体光子纳米天线层；金属层；电容率变化层，设置在所述等离子体光子纳米天线层与所述金属层之间，所述电容率变化层的电容率根据施加到其上的信号而变化；以及介电材料层，设置在所述等离子体光子纳米天线层和所述金属层之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.29 KR 10-2015-0107515;2015.02.03 US 62/1111.一种光学调制装置，包括：等离子体光子纳米天线层；金属层；电容率变化层，设置在所述等离子体光子纳米天线层与所述金属层之间，所述电容率变化层的电容率根据施加到其上的信号而变化；以及介电材料层，设置在所述等离子体光子纳米天线层和所述金属层之间。2.根据权利要求1所述的光学调制装置，还包括：信号施加器件，所述信号施加器件配置为向所述电容率变化层施加信号，从而引起所述电容率变化层的电容率的变化。3.根据权利要求2所述的光学调制装置，其中，所述信号施加器件包括电源，所述电源配置为在所述等离子体光子纳米天线层和所述金属层之间施加电压。4.根据权利要求3所述的光学调制装置，其中，所述电容率变化层包括电光材料，所述电光材料的电容率根据施加到其上的电信号而变化。5.根据权利要求4所述的光学调制装置，其中，所述电容率变化层包括透明导电材料。6.根据权利要求4所述的光学调制装置，其中，所述电容率变化层包括过渡金属氮化物。7.根据权利要求4所述的光学调制装置，其中，所述电容率变化层包括有源区域，所述有源区域的载流子浓度根据施加在所述等离子体光子纳米天线层和所述金属层之间的电压而变化。8.根据权利要求7所述的光学调制装置，其中，所述电容率变化层的有源区域与介电材料层相邻。9.根据权利要求7所述的光学调制装置，其中，所述电容率变化层的介电常数的实部在预定波长带中等于0。10.根据权利要求9所述的光学调制装置，其中，所述预定波长带根据所述有源区域中的载流子浓度而不同。11.根据权利要求9所述的光学调制装置，其中，通过所述电源施加在所述等离子体光子纳米天线层和所述金属层之间的电压位于包括一电压值的范围内，在所述电压值处所述等离子体光子纳米天线层的共振波长带和所述预定波长带相同。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩承勋，黄耀纬，HA阿特沃特，李浩玮，R索科彦，G帕帕达基斯，K特亚加拉詹，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，加州理工学院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR