【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微纳光学，涉及一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，更具体的，是一种可实现宽谱段、宽角度减反增透效果的类蛾眼圆台微纳结构。
技术介绍
1、短波长光学技术在许多领域得到了广泛应用，包括光刻技术、激光器、显微镜、光通信等。但短波长谱带过宽也带来了相应的技术制造难题，过高深宽比的结构样式，例如微纳米尺度的光栅和光学透镜，此类复杂光学结构提高了加工难度，限制了短波长结构在加工时性能的提升。这些制造难题不仅影响了光学元件的性能，还增加了制造成本和时间成本。因而有必要攻克该部分困难，以使光学元件满足不同领域的高需求。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，解决目前存在的短波长谱带过宽所带来光学结构高深宽比的加工难度大、短波长激光复合性能差等问题，本专利技术提供了一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，通过双层光栅系统合并激光光束以获取激光特定波长部分。本双层二维光栅结构可灵活集成于多种宽波段光学窗口中，对次级次衍射光透过率具有强抑制效果，使入射光集中于主级次，实现短波长多波段激光的高效复合，在广谱段的光学探测和多波段光通信领域应用广泛。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，包括沿入射光方向依次设置的蓝宝石基底、初层圆台结构透射光栅、二氧化硅膜层和次层圆台结构透射光栅，所述初层圆台结构透射光栅和所述次层圆台结构透射光栅均包括在光栅表面周期排列的圆台状
4、所述初层圆台结构透射光栅和所述次层圆台结构透射光栅的圆台状微纳米结构中的单个圆台位置对称地分布在所述二氧化硅膜层的两侧，且单个圆台的顶端直径小于底端直径，所述圆台状微纳米结构的周期参数根据所需透射光波长数值与蓝宝石基底的折射率数值之差进行设定，高度参数根据所需透射光波长数值的二分之一进行设定；
5、入射光透过所述蓝宝石基底进入光栅结构，所述初层圆台结构透射光栅将入射光以不同的角度分散，分散后的光束通过所述二氧化硅膜层后照射在所述次层圆台结构透射光栅表面，所述次层圆台结构透射光栅将光线重新耦合产生复合光束。
6、本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
7、（1）本专利技术中利用类圆台结构的透射衍射光栅作为色散元件进行色散和光谱成像，一方面具有良好的散射均匀性、线性和灵敏度，另一方面可以通过调节光栅的周期、深度、线数及角度，实现对光场相位的灵活调整；
8、（2）本专利技术通过应用类蛾眼圆台结构来实现宽谱段宽角度的减反增透，从而规避短波长谱带过宽所带来高深宽比的加工难度，并提升微结构加工性能；该结构可灵活集成于多种宽波段光学窗口中，对衍射光有强抑制效果，可将次级衍射光透过率抑制至10-28次的数量级，使入射光集中于主级次，实现短波长多波段激光的高效复合，可用于广谱段的光学探测和多波段光通信领域。
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1.一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，其特征在于，包括沿入射光方向依次设置的蓝宝石基底（1）、初层圆台结构透射光栅（2）、二氧化硅膜层（3）和次层圆台结构透射光栅（4），所述初层圆台结构透射光栅（2）和所述次层圆台结构透射光栅（4）均包括在光栅表面周期排列的圆台状微纳米结构；
2.根据权利要求1所述的一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，其特征在于，单个圆台的侧表面母线与所述二氧化硅膜层（3）之间的角度大于等于75°，圆台上表面的顶端直径小于等于圆台的底端直径的二分之一，且圆台的高度大于底端直径绝对值。
3.根据权利要求1所述的一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，其特征在于，单个圆台的内定义面积为2μm*2μm。
4.根据权利要求1所述的一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，其特征在于，所述初层圆台结构透射光栅（2）中圆台的高度为2.4185μm，圆台顶端直径为1.6359μm，圆台底端直径为1.9978μm。
5.根据权利要求1所述的一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双
6.根据权利要求1所述的一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，其特征在于，所述蓝宝石基底（1）的厚度为5μm~10μm。
7.根据权利要求1所述的一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，其特征在于，所述二氧化硅膜层（3）的厚度为10μm~15μm。
8.根据权利要求1所述的一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，其特征在于，所述复合光束的波长范围为248nm~3.7μm。
9.根据权利要求1所述的一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，其特征在于，采用纳米压印加工方法或者等离子刻蚀工艺在硅表面制造圆台状微纳米结构。
...【技术特征摘要】
1.一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，其特征在于，包括沿入射光方向依次设置的蓝宝石基底（1）、初层圆台结构透射光栅（2）、二氧化硅膜层（3）和次层圆台结构透射光栅（4），所述初层圆台结构透射光栅（2）和所述次层圆台结构透射光栅（4）均包括在光栅表面周期排列的圆台状微纳米结构；
2.根据权利要求1所述的一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，其特征在于，单个圆台的侧表面母线与所述二氧化硅膜层（3）之间的角度大于等于75°，圆台上表面的顶端直径小于等于圆台的底端直径的二分之一，且圆台的高度大于底端直径绝对值。
3.根据权利要求1所述的一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，其特征在于，单个圆台的内定义面积为2μm*2μm。
4.根据权利要求1所述的一种具有宽谱段宽角度衍射抑制效果的双层二维光栅结构，其特征在于，所述初层圆台结构透射光栅（2）中圆台的高度为2.4185μm，圆台顶端直径为1.635...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋书杭，欧阳名钊，杨杰，李佳昕，寇珊珊，付跃刚，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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