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试谈溶胶二氧化锆衍射光栅制备

收藏本文 2024-04-10 点赞:3347 浏览:7881 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着衍射光学元件在现代通讯、空间技术、超精加工、信息处理及生物医学等众多领域的广泛运用,与之相关的设计、浅析与制备成为目前微光学和集成光学探讨的前沿领域。本论文的重点基于进展一种新型的感光材料,结合激光干涉技术制备具有高性能的亚微米级衍射光栅及其阵列,并探讨其光学特性。这些探讨对于进展以光子作为载体的新型微光学器件具有重要作用。本探讨合成了具有紫外感光性的含锆溶胶,并采取提拉法在硅和石英基板上制备出感光性ZrO_2/BzAc凝胶薄膜。对凝胶薄膜进行紫外、红外波谱测试,结果表明该薄膜在紫外区具有良好的感光性。XRD浅析结果表明:经过600℃热处理20min,凝胶薄膜转化为无机薄膜,为四方相ZrO_2。采取该探讨合成的感光性ZrO_2/BzAc凝胶薄膜结合激光干涉法可以制备面积较大,分布均匀的高密度光栅。实验设置了双光束干涉系统制备出最小周期尺寸达300nm的高密度光栅,表明ZrO_2/BzAc凝胶薄膜的光学分辨率小于150nm,并通用双法制备出不同周期的二维格子(布拉格光栅)和点阵。自行设计了一种四光束干涉系统,并利用该系统成功地制备出周期1000 nm的二维布拉格光栅。微观形貌浅析表明,四光束干涉制备的格子栅孔形状呈圆形,边缘陡直。与双光束双相比,四光束干涉具有更好的调制度和精确度。系统探讨了光栅的衍射特性和衍射效率。结果表明光栅衍射严格遵循多缝干涉论述,通过化学刻蚀提升光栅的深宽比以及对光栅进行表面镀金处理以改善其反射特性都可以有效提升光栅的衍射效率。关键词:溶胶-凝胶论文激光干涉论文二氧化锆论文光栅衍射论文薄膜论文

    摘要3-4

    Abstract4-8

    1 引言8-18

    1.1 衍射光学的兴起与进展8

    1.2 衍射光栅的进展和运用前景8-12

    1.2.1 衍射光栅的进展8-9

    1.2.2 衍射光栅的运用9-12

    1.3 衍射光栅的微细加工技术12-15

    1.3.1 传统的微细加工策略12

    1.3.2 激光微细加工12-14

    1.3.3 其他的微细加工策略14-15

    1.4 论文的探讨目的和作用15-16

    1.5 论文主要探讨内容16

    1.6 本课题的革新点16-18

    2 实验策略及设备介绍18-22

    2.1 实验技术路线18

    2.2 实验设备和测试仪器18-20

    2.2.1 溶胶及其薄膜的制备设备19

    2.2.2 微细加工设备19

    2.2.3 性能测试仪器19-20

    2.3 实验所需要的主要试剂20-22

    3 感光性薄膜的制备及其性能探讨22-26

    3.1 溶胶的配制和感光性凝胶薄膜的制备22

    3.2 感光性能探讨22-25

    3.2.1 紫外光谱浅析23

    3.2.2 红外光谱浅析23-25

    3.3 结构性能测试浅析25

    3.4 小结25-26

    4 一维光栅的制备及其性能探讨26-38

    4.1 激光干涉法制备一维光栅26-28

    4.2 光栅的性能浅析28-33

    4.2.1 表面形貌浅析28-31

    4.2.2 衍射特性浅析31-33

    4.3 光栅的化学刻蚀33-36

    4.3.1 刻蚀剂的选择33-34

    4.3.2 刻蚀历程34-35

    4.3.3 结果浅析35-36

    4.4 小结36-38

    5 二维光栅的制备及其表面形貌浅析38-52

    5.1 紫外掩膜法制备微光学点阵38-39

    5.1.1 制备策略38-39

    5.1.2 表面形貌浅析39

    5.2 双光束双制备二维光栅39-46

    5.2.1 制备策略39-41

    5.2.2 表面形貌浅析41-46

    5.3 四光束干涉制备布拉格光栅46-50

    5.3.1 制备策略46-48

    5.3.2 表面形貌浅析48-50

    5.4 小结50-52

    6 二维光栅的衍射特性浅析52-60

    6.1 二维点阵的性能测试浅析52-54

    6.1.1 实验历程52-53

    6.1.2 结果浅析53-54

    6.2 二维布拉格光栅的衍射性能测试浅析54-58

    6.3 小结58-60

    7 结论60-62

    致谢62-64

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