一种大面积消色差超构透镜的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115951433A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211739484.2G02B27/00(2006.01)(22)申请日2022.12.30G02B17/08(2006.01)G03F7/20(2006.01)(71)申请人湖南大学G03F7/16(2006.01)地址410012湖南省长沙市岳麓区麓山南G03F7/42(2006.01)路麓山门申请人湖南大学深圳研究院湖大粤港澳大湾区创新研究院（广州增城）(72)发明人胡跃强姜玉婷李苓段辉高贾红辉(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203专利代理师王兆波(51)Int.Cl.G02B3/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图8页(54)发明名称一种大面积消色差超构透镜的制备方法(57)摘要本发明公开了一种大面积消色差超构透镜的制备方法，包括以下步骤：旋涂抗蚀剂，即在选择好的介质衬底上进行抗蚀剂的旋涂，并进行抗蚀剂的烘烤以确保溶液全部排出，仅留下溶质，所述抗蚀剂为正型抗蚀剂包括聚甲基丙烯酸甲酯和ZEP。本发明大面积消色差超构透镜的制备方法可以更好的对透镜的波前进行变换，在进行结构的匹配时格式得到更小的匹配误差、更优的消色差效果以及更大面积的设计，同时，采用该制备流程也可以实现具有高深宽比和高陡直度的结构的制备。CN115951433ACN115951433A权利要求书1/1页1.一种大面积消色差超构透镜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、旋涂抗蚀剂，即在选择好的介质衬底上进行抗蚀剂的旋涂，并进行抗蚀剂的烘烤以确保溶液全部排出，仅留下溶质；所述抗蚀剂为正型抗蚀剂包括聚甲基丙烯酸甲酯和ZEP；S2、利用光刻技术进行版图的精准曝光，光刻技术包括电子束曝光技术，紫外或者极紫外曝光技术和纳米压印技术；S3、利用原子层沉积系统对曝光的位置的结构进行填充，沉积的厚度为最大结构尺寸的一半，在确保曝光位置全部填充的情况下，使生成的结构具有陡直性；S4、刻蚀，即对包覆在抗蚀剂以上的部分进行刻蚀；S5、去胶，即采用反应离子刻蚀的方法对样片上剩余的抗蚀剂进行去除。2.根据权利要求1所述的一种大面积消色差超构透镜的制备方法，其特征在于，步骤S1为首先在具有ITO薄膜层的透明玻璃基板上以2000rpm的转速旋涂1000nm厚的聚甲基丙烯酸甲酯电子束抗蚀剂层，并在180℃的热板上烘烤4分钟。3.根据权利要求2所述的一种大面积消色差超构透镜的制备方法，其特征在于，步骤S2为通过电子束光刻以100KV的电压和200pA的束流对样品进行曝光，将样品在甲基异丁基酮和异丙醇的混合溶液中显影1分钟，并在IPA中固定1分钟。4.根据权利要求3所述的一种大面积消色差超构透镜的制备方法，其特征在于，甲基异丁基酮和异丙醇的比例为1:3。5.根据权利要求1所述的一种大面积消色差超构透镜的制备方法，其特征在于，步骤S3为使用原子层沉积系统用230nmTiO2填充暴露区域，一层230nmTiO2将保留在整个样品的顶部。2CN115951433A说明书1/6页一种大面积消色差超构透镜的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种大面积消色差超构透镜的制备方法，属于超构透镜制备技术领域。背景技术[0002]色散是材料的基本属性之一，即具有正常色散的材料的折射率会随着波长的增加而降低。其具体体现形式为，棱镜将较长波长的光偏转较小的角度，同时折射透镜的较长波长的焦距大于较短波长的焦距即色差，衍射光学元件中的色散则相反。色散的调控引起了众多学者的广泛关注，在许多方面都有重要的应用。一方面，镜头成像和近眼显示光波导中的色差严重降低了图像质量，因此应消除色差。另一方面，增加色散(超色散)可以提高光谱仪设备的分辨率和光通信中波分复用的传输容量。然而目前对色散的控制需要多个组件的堆叠，导致系统体积庞大且复杂，不利于微型化光学系统在消费电子、可穿戴设备和微型光谱仪中的应用。[0003]超构表面是具有亚波长尺度间距和光波长厚度的单元阵列，相较于传统折反射光学元件，超构表面具有轻薄化，多功能，易集成，可与CMOS工艺兼容等优点，因此也发展出了基于超构表面的各种应用，比如光束偏折，全息显示、超构透镜、复杂光束、结构色等，超构表面元件也被认为是第三代新型光学元件是一项变革性技术。但是超材料本身是具有负色散的，即随着波长的增大焦距逐渐变小，致使设计出来的超构透镜带有较为严重的色差。在前期一些课题组的工作中已通过空间复用实现离散波长的色差消除，例如交错的单元和堆叠层(空间复用)。同时，具有不同亚波长结构的结构色散设计自由度，可以通过色散相位补偿实现在不同波段的离散波长、窄带和宽带的色散调节。然而，目前的消色差超构透镜的设计很难在尺寸上