[00727156]微光学元件的一步制作及与光电子元器件集成技术的研究

该项目主要来源于国家基金和国际合作项目，当时衍射光学和微光学的发展正处于方兴未艾的时期，对二元光学及衍射光学元件制作技术的研究和报道如雨后春笋层出不穷。但当时的微光学制作技术都存在一个不足之处：即只能在光刻胶或光致抗蚀剂上曝光，经显影处理得到设计的图案，然后再通过干法刻蚀将光刻胶上的图案转移到基底材料上。这就意味着最终的制作误差将由每一工艺步骤所产生的误差累积而成。如果能实现衍射光学元件的一步制作，则会大大降低制作误差；同时也为衍射光学元件的设计提供了更大的自由度。基于上述的立项背景，申请人提出了基于聚焦离子束技术的一步制作方法研究。该项目提出的一步制作技术。可应用于信息传输、航空航天、生化传感等领域。提出的基于聚焦离子束的制作技术在微光学元器件的一步成型制作技术以及微光学元器件与光电子元器件(如半导体激光器、光导纤维等)的集成一体化技术属于研究方法与手段的创新。该项目研究的三种一步成型制作技术极大地提高了聚焦离子束技术制作微光学元器件的能力，尤其对MEMS/NEMS系统中局部区域的制作或单个科研用的样品加工因其一步成型而效率倍增。同时，也提高了微光学元器件的设计自由度，使以往采用传统的基于光刻胶曝光技术无法加工的元器件变为可能，这一点在微光学元器件与光电子元器件的集成一体化应用上表现的尤为突出。即直接在这些元器件上制作微光学元件，因为这些元器件的可制作区域都很小，若采用传统的方法在其表面均匀涂覆一层光刻胶/抗蚀剂是很困难的。而采用推荐者研究的三种一步成型制作技术则很容易实现，同时由于是一步制作而减少了累积制作误差，还提高了制作的精度。该技术适用于各种半导体发光光源如边缘发射型半导体激光器、垂直腔表面发射型半导体激光器(VCSEL)、及LED发光器等。这是迄今为止没有其它方法可以替代的一条唯一行之有效的途径。对含微光学元器件的微纳系统研究以及当前的亚波长光学和纳米光学的发展无疑起着极大的推动作用。