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TE0导模干涉刻写周期可调亚波长光栅理论研究

王茹 王向贤 杨华 叶松

TE0导模干涉刻写周期可调亚波长光栅理论研究

王茹, 王向贤, 杨华, 叶松
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  • 通过棱镜耦合激发非对称金属包覆介质波导结构中的TE0导波模式, 利用两束TE0模的干涉从理论上实现了周期可调的亚波长光栅刻写. 分析了TE0模式的色散关系, 刻写亚波长光栅的周期与激发光源、棱镜折射率、光刻胶薄膜厚度及折射率之间的关系. 用有限元方法数值模拟了金属薄膜、光刻胶薄膜和空气多层结构中TE0导模的干涉场分布. 研究发现, 激发光源波长越短, TE0 模干涉刻写的亚波长光栅周期越小; 光刻胶越厚, 刻写的亚波长光栅周期越小; 高折射率光刻胶有利于更小周期亚波长光栅的刻写. 相较于表面等离子体干涉光刻, 基于TE0 模的干涉可在厚光刻胶条件下通过改变激发光源、棱镜折射率、光刻胶材料折射率、特别是光刻胶薄膜的厚度等多种方式实现对亚波长光栅周期的有效调控.
      通信作者: 王向贤, wangxx869@126.com
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2013CBA01703)、 国家自然科学基金(批准号: 61505074)、兰州理工大学红柳青年教师培养计划(批准号: Q201509)和巢湖学院自然科学基金(批准号: XLZ201201)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-03
  • 修回日期:  2016-01-07
  • 刊出日期:  2016-05-05

TE0导模干涉刻写周期可调亚波长光栅理论研究

  • 1. 兰州理工大学理学院, 兰州 730050;
  • 2. 巢湖学院机械与电子工程学院, 合肥 238000
  • 通信作者: 王向贤, wangxx869@126.com
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2013CBA01703)、 国家自然科学基金(批准号: 61505074)、兰州理工大学红柳青年教师培养计划(批准号: Q201509)和巢湖学院自然科学基金(批准号: XLZ201201)资助的课题.

摘要: 通过棱镜耦合激发非对称金属包覆介质波导结构中的TE0导波模式, 利用两束TE0模的干涉从理论上实现了周期可调的亚波长光栅刻写. 分析了TE0模式的色散关系, 刻写亚波长光栅的周期与激发光源、棱镜折射率、光刻胶薄膜厚度及折射率之间的关系. 用有限元方法数值模拟了金属薄膜、光刻胶薄膜和空气多层结构中TE0导模的干涉场分布. 研究发现, 激发光源波长越短, TE0 模干涉刻写的亚波长光栅周期越小; 光刻胶越厚, 刻写的亚波长光栅周期越小; 高折射率光刻胶有利于更小周期亚波长光栅的刻写. 相较于表面等离子体干涉光刻, 基于TE0 模的干涉可在厚光刻胶条件下通过改变激发光源、棱镜折射率、光刻胶材料折射率、特别是光刻胶薄膜的厚度等多种方式实现对亚波长光栅周期的有效调控.

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