亚波长金属光栅偏振特性及制作工艺研究

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1、分类号学号M201272543学校代码10487密级硕士学位论文亚波长金属光栅偏振特性及制作工艺研究学位申请人：李琴学科专业：物理电子学指导教师：黄鹰教授答辩日期：2015.5.18ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringPolarizationcharacteristicsandfabricationprocessofthesub-wavelengthme

2、talgratingCandidate:LiQinMajor:PhysicalElectronicsSupervisor:HuangYingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明

3、确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日

4、期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要亚波长金属光栅引起人们广泛的研究兴趣，其周期小于工作波长而具有特殊的衍射光场。亚波长金属光栅对入射光中的TM模高透射且对TE模高反射，具有良好的偏振性能，且其具有体积小、光谱宽、易集成等传统光栅器件不具有的优点，被广泛应用于众多领域。本文研究了应用于新型相机中的金属光栅偏振片，重点研究了一维亚波长金属光栅的结构参数对其偏振性能的影响，并探索了其制作工艺，为其在实际应用中提供了可靠的理论依据和实验基础。本论文主要做了以下几个方面的研究：首先，对光栅的结构进行了优化

5、设计。介绍了亚波长光栅基于麦克斯韦方程组解的两种数值计算方法：时域有限差分法(FDTD)和严格耦合波法(RCWA)。利用以这两种算法为核心的软件Rsoft，仿真计算了亚波长金属光栅的各个结构参数对其偏振特性的影响，得出了优化的结构参数。其次，进行了亚波长金属光栅的基本的制作工艺研究。创新点为：用一层硅掩膜来分别改善金属刻蚀工艺中两个难题，刻蚀残留物难移除及传统的光刻胶掩膜不耐刻蚀。并测试得到刻蚀金属的截面形貌，提高了刻蚀的深宽比。最后，开发了一种双层结构金属光栅，它在制作工艺上可以避开金属刻蚀这一工

6、艺难点的。通过仿真计算得出其在某一波段较单层结构有更佳的偏振特性。完成了双层结构光栅的制作工艺，并利用椭偏仪对其偏振特性进行测试，对实验误差进行了分析。关键词：亚波长金属光栅偏振性能刻蚀硅掩膜双层金属结构I华中科技大学硕士学位论文AbstractSubwavelengthmetallicgratinghasspecialdiffractionfieldasitsperiodisshorterthanworkingwavelength.Ithasreceivedgreatdealofinterests

7、fromresearchers.Tothegrating,theTMmodeishighlytransmittedandtheTEmodeisreflected,soitspolarizationpropertiesisexcellent.Andalso,ithasbeenwidelyusedinvarietiesoffieldsforitsadvantagesofsmallsize,widespectrumandhighintegrationwhichdon’tbelongtothetraditi

8、onalgratingdevices.Thispaperhasresearchedthemetallicgratingpolarizerwhichisusedinthepolarizedcamera.Itfocusesonwhatinfluencethestructureparametershavetothepolarizationpropertiesandthefabricationprocessoftheonedimensionalsubwavelengthmet