【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学，尤其涉及一种衍射光波导的制作方法。
技术介绍
1、在现有的制备衍射光波导技术中，一方面，采用旋涂工艺将纳米压印胶均匀涂布在晶圆表面，然后通过纳米压印工艺将模具上的光栅结构转移到晶圆上的压印胶里，再将晶圆切割成一片一片具有ar眼镜镜片形状的光波导镜片。然而，匀胶只能制备厚度均匀的压印胶，当需要制备不同深度的光栅结构时，其依赖于光栅母版的制作，这对工艺的要求较高，无法通过匀胶的方式实现。更进一步，基于不同光栅高度的要求，往往匀胶的厚度较厚，在实际生产过程中，容易造成压印胶的浪费，不利于车间的降本增效。
2、另一方面，基于目前喷墨打印技术的发展，喷墨打印是一种将功能性材料涂覆在基板上的增材制造技术，通过喷墨打印的方式在晶圆或基底上打印压印胶，然而如何控制喷墨打印的方式以使得制备不同深度的光栅结构，保证打印胶层与压印、刻蚀的深度和所需深度的光栅高度是匹配的，并保证压印结构的精度，从而提高刻蚀精度以改善衍射光波导的性能，在现有技术中并不涉及，这对本领域技术人员而言，而这是重要的，是需要解决的重要技术问题，对改善现有的压印工艺而言，具有重要的意义。
3、本专利技术拟解决上述技术问题，提供一种衍射光波导的制作方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种衍射光波导的制作方法，拟解决现有技术中如何利用喷墨技术制备不同高度的光栅结构，并分别针对耦入和耦出光栅结构区域打印不同的压印胶胶层厚度实现分区控制，控制制作不同高度的光栅结构精度，进而改善衍射光波导的显
2、本专利技术请求保护一种衍射光波导的制作方法，所述衍射光波导包括耦入光栅和耦出光栅，所述耦出光栅的光栅深度沿着光线经所述耦入光栅作用后沿所述耦出光栅的第一传播方向渐变；该方法包括如下步骤：
3、s1：确定所述耦入光栅的光栅深度hin和所述耦出光栅的渐变光栅结构的光栅深度hout；得到所述耦出光栅渐变的所述光栅结构的深度最大值hout(max)和最小值hout(min)；
4、s2：根据所述耦入光栅的光栅深度hin和所述耦出光栅的所述光栅结构的深度最大值hout(max)之间的关系确定所述耦入光栅所在区域的预打印区域的第一压印胶胶层厚度hin(print)和确定所述耦出光栅所在区域的预打印区域的第二压印胶胶层厚度hout(print)；得到所述耦入光栅区域的打印压印胶的第一压印胶胶层厚度hin(print)和所述耦出光栅区域的打印压印胶的第二压印胶胶层厚度hout(print)；
5、s3：提供一基底，在所述基底上沉积光栅材料层；
6、s4：根据步骤s2中确定的第一压印胶胶层厚度hin(print)和第二压印胶胶层厚度hout(print)，利用喷墨打印技术在所述光栅材料层的表面的不同区域分别打印不同厚度的压印胶胶层；形成所述耦入光栅的第一压印胶胶层和所述耦出光栅的第二压印胶胶层；
7、s5：基于压印母版的定位基准使得所述压印母版对准步骤s4中的所述第一压印胶胶层和所述第二压印胶胶层，压印所对应的区域，形成不同区域的压印图案；
8、s6：刻蚀步骤s5中确定的所述第一压印胶胶层和所述第二压印胶胶层的压印图案，将该压印图案复现在所述光栅材料层上，得到所述耦入光栅和渐变的所述耦出光栅。
9、在一些实施例中，所述耦出光栅的光栅深度沿着光线经所述耦入光栅作用后的沿所述耦出光栅的第一传播方向渐变，具体限定为在所述耦出光栅所在平面以所述耦入光栅的中心为坐标原点建立坐标系，所述耦出光栅的深度渐变满足以下公式：
10、
11、其中，h1(x,y)为所述耦出光栅在坐标(x,y)处的光栅深度，hdepth1为所述耦出光栅在坐标(x1,y1)处的光栅深度且为光栅深度渐变的起始深度；a1、b1、c1为自然系数，其中a1和c1的取值范围均为（-5~5），b1的取值范围为（-3~3）；为坐标系中x轴顺时针旋转至所述第一传播方向的角度，为坐标位置转换参数。
12、更进一步，在一些实施例中，在所述步骤s2中，根据所述耦入光栅的光栅深度hin和所述耦出光栅的所述光栅深度的最大值hout(max)确定所述耦入光栅和所述耦出光栅所在区域的预打印区域的打印压印胶的厚度具体限定为：根据所述耦入光栅的光栅深度hin和所述耦出光栅的所述光栅深度的最大值hout(max)判断在所述基底上压印的最大深度hmax，hmax=max(hin，hout(max))，则所述耦入光栅区域的打印第一压印胶胶层厚度hin(print)被限定为hin(print)=（hmax-hin）×刻蚀选择比+e；所述耦出光栅区域的打印第二压印胶胶层厚度hout(print)在不同位置被限定为hout(print)（x,y）=（hmax-h1(x,y)）×刻蚀选择比+e；
13、其中，hout(print)（x,y）指所述耦出光栅区域不同坐标位置的不同喷墨打印的第二压印胶胶层厚度，e为压印残留胶层厚度的修正值，其取值范围为（0nm~10nm）。
14、在一些实施例中，还包括转折光栅，所述转折光栅用于将光线偏转向所述耦出光栅传播，所述转折光栅的光栅深度沿着光线经所述耦入光栅作用后沿所述转折光栅的第二传播方向渐变。
15、更进一步，转折光栅的光栅深度的渐变和/或耦出光栅的光栅深度的渐变满足目标优化函数的变化关系，目标优化函数包括空间距离的一次项和不定次项。其中，目标优化函数的自变量为空间距离，自变量的幂指数为一次的项为一次项，自变量的幂指数不为一次的项为不定次项，不定次项的次数可以是正数、负数或者零，也可以是整数或者非整数。
16、可实施地，在所述转折光栅所在平面以所述耦入光栅的中心为坐标原点建立坐标系，所述转折光栅的光栅深度沿着光线经所述耦入光栅作用后的第二传播方向渐变满足以下公式：
17、
18、其中，h2(x,y)为所述转折光栅在坐标(x,y)处的光栅深度，hdepth2为所述转折光栅在坐标(x2,y2)处的光栅深度且为光栅深度渐变的起始深度；a2、b2、c2为自然系数，其中a2和c2的取值范围均为（-5~5），b2的取值范围为（-3~3）；为坐标系中x轴顺时针旋转至所述第二传播方向的角度，为坐标位置转换参数。
19、在一些实施例中，在所述步骤s2中，进一步还包括通过所述耦入光栅的光栅深度hin、所述转折光栅的光栅结构的深度最大值hepe（max）和所述耦出光栅的所述光栅结构的深度最大值hout(max)确定所述耦入光栅、所述转折光栅和所述耦出光栅所在区域的预打印区域的打印压印胶的厚度；形成所述耦入光栅的第一压印胶胶层和所述耦出光栅的第二压印胶胶层，以及所述转折光栅的第三压印胶胶层；所述第二压印胶胶层的起伏表面适配于所述耦出光栅的深度渐变；所述第三压印胶胶层的起伏表面适配于所述转折光栅的深度渐变。
20、进一步，不同预打印区域的打印压印胶的厚度具体限定为：根据所述耦入光栅的光栅深度hin、所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，所述衍射光波导包括耦入光栅和耦出光栅，所述耦出光栅的光栅深度沿着光线经所述耦入光栅作用后沿所述耦出光栅的第一传播方向渐变；该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，所述耦出光栅的光栅深度沿着光线经所述耦入光栅作用后沿所述耦出光栅的第一传播方向渐变，具体限定为在所述耦出光栅所在平面以所述耦入光栅的中心为坐标原点建立坐标系，所述耦出光栅的深度渐变满足以下公式：
3.根据权利要求2所述的一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，在所述步骤S2中，根据所述耦入光栅的光栅深度hin和所述耦出光栅的所述光栅深度的最大值hout(max)确定所述耦入光栅和所述耦出光栅所在区域的预打印区域的打印压印胶的厚度具体限定为：根据所述耦入光栅的光栅深度hin和所述耦出光栅的所述光栅深度的最大值hout(max)判断在所述基底上压印的最大深度hmax，hmax=max(hin，hout(max))，则所述耦入光栅区域的打印第一压印胶胶层厚度hin(print)被限定为hin(print)=（hmax-h
4.根据权利要求2所述的一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，还包括转折光栅，所述转折光栅用于将光线偏转向所述耦出光栅传播，所述转折光栅的光栅深度沿着光线经所述耦入光栅作用后沿所述转折光栅的第二传播方向渐变。
5.根据权利要求4所述的一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，在所述转折光栅所在平面以所述耦入光栅的中心为坐标原点建立坐标系，所述转折光栅的光栅深度沿着光线经所述耦入光栅作用后的第二传播方向渐变满足以下公式：
6.根据权利要求5所述的一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，在所述步骤S2中，进一步还包括通过所述耦入光栅的光栅深度hin、所述转折光栅的光栅结构的深度最大值hepe（max）和所述耦出光栅的所述光栅结构的深度最大值hout(max)确定所述耦入光栅、所述转折光栅和所述耦出光栅所在区域的预打印区域的打印压印胶的厚度；形成所述耦入光栅的第一压印胶胶层和所述耦出光栅的第二压印胶胶层，以及所述转折光栅的第三压印胶胶层；所述第二压印胶胶层的起伏表面适配于所述耦出光栅的深度渐变；所述第三压印胶胶层的起伏表面适配于所述转折光栅的深度渐变。
7.根据权利要求6所述的一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，不同预打印区域的打印压印胶的厚度具体限定为：根据所述耦入光栅的光栅深度hin、所述转折光栅的光栅深度的最大值hepe（max）和所述耦出光栅的光栅深度的最大值hout(max)判断所述基底上压印的最大深度hmax，hmax=max(hin，hepe（max），hout(max))，则所述耦入光栅区域打印所述第一压印胶胶层厚度hin(print)被限定为hin(print)=（hmax-hin）×刻蚀选择比+E；所述转折光栅区域打印所述第三压印胶胶层厚度hepe（print）在不同坐标位置被限定为hepe(print)（x,y）=（hmax-H2(x,y)）×刻蚀选择比+E；
8.根据权利要求7所述的一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，在所述步骤S4中，还包括所述第一压印胶胶层厚度hin(print)变化是均一的，所述第二压印胶胶层厚度hout(print)和所述第三压印胶胶层hepe（print）变化呈弧形，且沿着光线传播的方向，其厚度逐渐降低。
9.根据权利要求1所述的一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，在所述步骤S4中，在形成所述第一压印胶胶层和所述第二压印胶胶层时，控制喷墨打印喷头的数量和控制喷头的移动步长，利用喷头流出的液滴之间的表面张力实现不同厚度之间的控制。
10.一种衍射光波导，其特征在于，所述衍射光波导使用如权利要求1-9中任一项所述的制作方法得到。
...【技术特征摘要】
1.一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，所述衍射光波导包括耦入光栅和耦出光栅，所述耦出光栅的光栅深度沿着光线经所述耦入光栅作用后沿所述耦出光栅的第一传播方向渐变；该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，所述耦出光栅的光栅深度沿着光线经所述耦入光栅作用后沿所述耦出光栅的第一传播方向渐变，具体限定为在所述耦出光栅所在平面以所述耦入光栅的中心为坐标原点建立坐标系，所述耦出光栅的深度渐变满足以下公式：
3.根据权利要求2所述的一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，在所述步骤s2中，根据所述耦入光栅的光栅深度hin和所述耦出光栅的所述光栅深度的最大值hout(max)确定所述耦入光栅和所述耦出光栅所在区域的预打印区域的打印压印胶的厚度具体限定为：根据所述耦入光栅的光栅深度hin和所述耦出光栅的所述光栅深度的最大值hout(max)判断在所述基底上压印的最大深度hmax，hmax=max(hin，hout(max))，则所述耦入光栅区域的打印第一压印胶胶层厚度hin(print)被限定为hin(print)=（hmax-hin）×刻蚀选择比+e；所述耦出光栅区域的打印第二压印胶胶层厚度hout(print)在不同位置被限定为hout(print)（x,y）=（hmax-h1(x,y)）×刻蚀选择比+e；
4.根据权利要求2所述的一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，还包括转折光栅，所述转折光栅用于将光线偏转向所述耦出光栅传播，所述转折光栅的光栅深度沿着光线经所述耦入光栅作用后沿所述转折光栅的第二传播方向渐变。
5.根据权利要求4所述的一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，在所述转折光栅所在平面以所述耦入光栅的中心为坐标原点建立坐标系，所述转折光栅的光栅深度沿着光线经所述耦入光栅作用后的第二传播方向渐变满足以下公式：
6.根据权利要求5所述的一种衍射光波导的制作方法，其特征在于，在所述步骤s2中，进一步还包括通过所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志高，郭旭红，陈和峰，陈定强，楼歆晔，
申请(专利权)人：上海鲲游科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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