双折射消偏振薄膜制造技术

本发明专利技术提供一种双折射消偏振薄膜，由于使用了倾斜沉积的各向异性高反射膜系，其利用了在不同沉积角度下薄膜的双折射特性，通过对高低折射率膜层折射率的组合，在45°倾斜入射条件下实现了TE和TM两种偏振态光波在中心工作波长范围内的消偏振，且该双折射消偏振薄膜的光学性能可由沉积薄膜材料以及薄膜沉积过程中倾斜角度的选择来调控，因而具有很高的设计灵活性和系统集成度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种双折射消偏振薄膜。
技术介绍
光学系统中大量使用光学薄膜器件以实现光波的高反、增透或光束的偏转、偏振等功能。随着光学薄膜技术的发展，薄膜光学已经成为现代光学的一个重要分支，其应用已经深入至航天遥感、空间通信等多个前沿科学领域。时至今日，光学薄膜已成为现代光学系统中不可或缺的一部分，在国民经济和国家战略需求方面有着重大的应用潜力。消偏振薄膜作为重要的光学薄膜之一，其优异的消偏振光调制性能对整个光学系统有着至关重要的影响。常规光学薄膜的设计与制备基本上都是针对各向同性介质膜层，对于各向同性薄膜，当光波倾斜入射时，根据入射光与薄膜界面法线构成的入射面，可将入射光波分解为垂直偏振光及水平偏振光，即TE(s偏振光)和TM(p偏振光)两种偏振态光波。由于电场和磁场的切向连续，TE波和TM波具有不同的等效折射率，因而不可避免得会产生偏振分离。光波的斜入射在现代光学系统中很常见，利用倾斜入射下薄膜的这种偏振分离特性可以设计出多种偏振分光薄膜。然而，在许多光学系统中，这种偏振分离又是不允许的，例如在空间遥感领域就要求消除不同偏振态光波之间的分离以取得准确的目标辐射数据；在投影系统中为了得到更好的演示效果，也需要消除偏振分离。在一些光学系统中偏振分离甚至会对整个光束传输产生不利影响，因而必须要尽可能减少偏振分离。传统的消偏振设计大多是利用四分之一波长的膜系胶合在玻璃棱镜中以实现消偏振，虽然此方法可以实现消偏振，但需要多个光学部件组合在一起，系统结构较为复杂。因此，如何得到一种简易可行且集成度高又易于实现倾斜入射条件下的消偏振薄膜是十分有必要的。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供一种双折射消偏振薄膜。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案为：一种双折射消偏振薄膜，应用于45°倾斜的入射光环境中，其中，包括：一基底和位于所述基底上的各向异性双折射膜系；所述各向异性双折射膜系包括交替叠置的高折射率膜层和低折射率膜层，且该各向异性双折射膜系的最外层为高折射率膜层；其中，每层所述高折射率膜层和所述低折射率膜层均为各向异性的膜层，且每层所述高折射率膜层和所述低折射率膜层的光学厚度均为所述入射光的波长的四分之一。所述的双折射消偏振薄膜，其中，所述各向异性双折射膜系由倾斜入射沉积工艺进行制备。所述的双折射消偏振薄膜，其中，所述倾斜入射沉积工艺为倾斜入射的物理气相沉积工艺。所述的双折射消偏振薄膜，其中，每层所述高折射率膜层均采用同一入射角度的倾斜入射沉积工艺进行制备；每层所述低折射率膜层均采用同一入射角度的倾斜入射沉积工艺进行制备。所述的的双折射消偏振薄膜，其中，制备所述高折射率膜层所采用的入射角度与制备所述低折射率膜层所采用的入射角度相同。所述的的双折射消偏振薄膜，其中，制备所述高折射率膜层所采用的入射角度与制备所述低折射率膜层所采用的入射角度相同。所述的的双折射消偏振薄膜，其中，制备所述高折射率膜层所采用的入射角度为60°，且制备所述低折射率膜层所采用的入射角度为70°。所述的的双折射消偏振薄膜，其中，所述各向异性双折射膜系的材质为Ta2O5。所述的的双折射消偏振薄膜，其中，所述基底的材质包括K9玻璃和/或石英玻璃。所述的双折射消偏振薄膜，其中，所述高折射率薄膜的主轴与所述低折射率薄膜的主轴垂直。上述技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术的双折射消偏振薄膜由于使用了倾斜沉积的各向异性高反射膜系，其利用了在不同沉积角度下薄膜的双折射特性，通过对高低折射率膜层折射率的组合，在45°倾斜入射条件下实现了TE和TM两种偏振态光波在中心工作波长范围内的消偏振，且该双折射消偏振薄膜的光学性能可由沉积薄膜材料以及薄膜沉积过程中倾斜角度的选择来调控，因而具有很高的设计灵活性和系统集成度。附图说明参考所附附图，以更加充分的描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。图1是本专利技术实施例中制备双折射消偏振薄膜的倾斜入射沉积装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例中45°倾斜入射双折射消偏振薄膜的结构示意图；图3是本专利技术实施例中双折射消偏振薄膜TE波和TM波的透过率光谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种双折射消偏振薄膜，可应用于45°倾斜的入射光环境中，可应用于技术节点为90nm、65/55nm、45/40nm、32/28nm、大于等于130nm以及小于等于22nm的工艺中；可应用于非偏振薄膜技术平台中。本专利技术的双折射消偏振薄膜主要包括：一基底和位于该基底之上的各向异性双折射膜系；该各向异性双折射膜系包括交替叠置的高折射率膜层和低折射率膜层，且该各向异性双折射膜系的最外层为高折射率膜层；其中，每层高折射率膜层和低折射率膜层均为各向异性的膜层，并且，每层高折射率膜层和低折射率膜层的光学厚度均为入射光的波长的四分之一。下面结合附图和具体实施例对本专利技术的双折射消偏振薄膜进行详细说明。如图2所示，本实施例中提供了一种双折射消偏振薄膜，其由一基底201，以及在该基底201上镀制的各向异性双折射率膜系202构成，该各向异性双折射率膜系202由若干交替叠置的高折射率膜层212和低折射率膜层222组成，且该各向异性双折射率膜系的最外层为高折射率膜层，其中的高折射率膜层和低折射率膜层均为各向异性的薄膜。该各向异性双折射率膜系的结构可用(HL)XH来表示，其中，H表示各向异性高折射率膜层，L表示各向异性低折射率膜层，x为高折射率膜层和低折射率膜层周期性交替重复的次数。在双折射率膜系中的每一层高折射率膜层和每一层低折射率膜层的厚度均为四分之一的入射光203的波长。上述的各向异性双折射率膜系的制备方式为采用倾斜入射的物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称：PVD)技术制备，并采用同一镀膜材料，在本实施例中优选为Ta2O5，如图1所示，利用电子束蒸发的方式通过蒸发源101将薄膜材料加热预熔后分别以不同的倾斜角度α1和α2周期性交替地沉积在由基片支架102固定的基底上，从而分别形成高折射率膜层和低折射率膜层，上述的倾斜角度α1和α2为基底法线相对于蒸发源的倾斜沉积角度，其可通过步进电机103来控制。上述的各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双折射消偏振薄膜，应用于45°倾斜的入射光环境中，其特征在于，包括：一基底和位于所述基底上的各向异性双折射膜系；所述各向异性双折射膜系包括交替叠置的高折射率膜层和低折射率膜层，且该各向异性双折射膜系的最外层为高折射率膜层；其中，每层所述高折射率膜层和所述低折射率膜层均为各向异性的膜层，且每层所述高折射率膜层和所述低折射率膜层的光学厚度均为所述入射光的波长的四分之一。

【技术特征摘要】
1.一种双折射消偏振薄膜，应用于45°倾斜的入射光环境中，其
特征在于，包括：
一基底和位于所述基底上的各向异性双折射膜系；
所述各向异性双折射膜系包括交替叠置的高折射率膜层和低折
射率膜层，且该各向异性双折射膜系的最外层为高折射率膜层；
其中，每层所述高折射率膜层和所述低折射率膜层均为各向异性
的膜层，且每层所述高折射率膜层和所述低折射率膜层的光学厚度均
为所述入射光的波长的四分之一。
2.如权利要求1所述的双折射消偏振薄膜，其特征在于，所述
各向异性双折射膜系由倾斜入射沉积工艺进行制备。
3.如权利要求1所述的双折射消偏振薄膜，其特征在于，所述
倾斜入射沉积工艺为倾斜入射的物理气相沉积工艺。
4.如权利要求3所述的双折射消偏振薄膜，其特征在于，每层
所述高折射率膜层均采用同一入射角度的倾斜入射沉积工艺进行制
备；
每层所述低折射率膜层均采用同一入射角度的倾斜入射沉积工<...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯永强，阎江，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31