槽栅型微结构用于红外色差校正的仿真与实验

针对传统光学元件在红外波段色差校正方面存在系统结构复杂、光能损失严重、质量大等问题,以红外波段4.8 μm和10.6 μm存在的色差为例,将槽栅型表面微结构用于红外波段的色差校正;根据广义斯涅尔定律及时域有限差分(FDTD)理论计算微结构表面的相位分布,采用FDTD Solution软件仿真双方柱槽栅型微结构;设计两个槽栅型微结构宽度L1=400 nm、L2 =950 nm,槽栅高度K=500 nm;采用离心式涂胶法、电子束光刻、离子刻蚀等一系列工艺技术,制备双方柱槽栅型微结构样品,分析胶膜厚度、曝光图像质量、刻蚀槽型的影响因素.结果表明:改变L1和L2的大小可实现在4.8 μm和10.6 μm这两种波长下分别达到0～～1.5π和0～2 π范围的相位调制;L1=408 nm,L2 =944 nm,K=495.32 nm,表面粗糙度为16.32 nm,相关参数在误差允许范围之内;4.8μm和10.6 tm这两个红外波段的峰值透过率分别为71％和64％;利用平行光位置色差测试原理测得两个红外波位置色差减小到30％,从而验证了槽栅型微结构器件对红外色差的校正作用.