用于提供光束偏振的方法和系統的制作方法

專利名稱：用于提供光束偏振的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明大體上涉及用于寬帶偏振光束組合與分離的方法和系統、偏振器和依偏振而定的多路復用/解復用。更詳細來說，本發明涉及用于執行偏振光束組合或分離的納米結構、偏振器和依偏振而定的多路復用/解復用。
背景技術：
光波可以由電場向量(意即，峰和谷)形成，其從光波傳播的方向在所有方向中發射。偏振器在本質上可以是一個屏幕，其允許向量的窄段通過，也就是說所述向量定向于特定平面中。
偏振器可以用于光束分裂、組合、偏振或雷射功能，而且可以由一連串超薄傳導條帶形成，其中每一傳導條帶均彼此平行運行。這被稱為線柵或光柵偏振器。在其中例如可視光或紅外光的輻射穿透偏振器的線柵的實例中，輻射的某些部分被反射，而輻射的可被線柵選擇性地偏振的部分可通過。這一線柵偏振器與導體的長度成直角來偏振照射于平行導體上的輻射波。
由于(部分地)所述條帶必須比將加以偏振、控制或分析的輻射的波長更靠近，所以柵格偏振器的柵格或光柵可以高度緊密。因此，將操作的輻射的波長越小，則線柵必須越緊密以操作所述輻射。如此項技術中所已知，這已是對可通過使用這種偏振器加以偏振的輻射類型的限制。舉例來說，線柵偏振器/光束分光器已很早就用于微波波段，其中較長的波長使構造變得更可行。
輻射的偏振可以用于控制為偏振的源(subject)的輻射(例如在分光器或組光器中)，而且可以用于分析一個物體的偏振特征(例如通過檢查從一個物體或通過一個物體反射的光)。偏振特征可以提供關于一個物體的和一個表面的物理與化學成分的重要信息的摘錄。因此，偏振光束分光器可充當一個分析器，例如，反射不需要的光并使需要的光通過。
示范性光和電光偏振器應用可以包括激光器、光減少、透鏡涂布、顯示增進和有限帶寬可用性的開發等等。舉例來說，通過“頻率復用”，天線可以同時以相同頻率傳輸相鄰光束，而且通過不同地偏振每一光束可仍然保持有用的光束隔離。
在光學、電信、光和電光應用和光子學領域中，非常需要通過(例如)提供偏振能力(其可通過更廣范圍的輻射來提供改良的性能但是可以以低成本加以制造)來提高裝置性能并且減少制造、包裝和裝配成本。舉例來說，需要提供一個改良的光子組件，其可以并入光子集成電路或者與另一光子裝置合并。
因此，需要提供采用納米結構的偏振控制器、系統、裝置和方法以執行偏振，因此以低制造成本通過更廣范圍的輻射波長來提供改良的性能。

發明內容
本發明可以包括一個輻射偏振器。所述輻射偏振器包括一個基板；通信地耦合到所述基板的至少一個抗反射涂層；通信地耦合到所述至少一個抗反射涂層的至少兩個納米結構；和至少兩個凹槽層，其中所述至少兩個凹槽層中的每一個與所述至少兩個納米結構中的相應一個間隔。所述凹槽層中的每一個與所述納米結構中的相應一個間的通信耦合可以偏振所述輻射，其中所述輻射具有與所述至少兩個凹槽層成直角的電場，而且其中所述輻射具有范圍在從約250nm到小于約微波波長的范圍內的波長。
本發明可以也包括一種用于提供輻射偏振器和光束控制器中的至少一個的方法。所述方法可以包括以下步驟將至少一個抗反射涂層通信地耦合到一個基板；將所述至少兩個納米結構通信地耦合到所述至少一個抗反射涂層中的至少一個；向所述至少兩個納米結構中的相應一個間隔地提供至少兩個凹槽層；將所述至少兩個凹槽層與所述至少兩個納米結構耦合以提供波長在從約250nm到小于約微波波長的范圍內的通過波長；和通過允許輻射穿過所述至少兩個凹槽層與所述至少兩個納米結構的耦合來允許檢查具有在從約250nm到小于約微波波長范圍內的波長而且具有與所述至少兩個凹槽層成直角的電場的輻射。
因此，本發明可以提供偏振控制器、系統、裝置和采用亞光學波長納米結構以執行偏振的方法，因此以低制造成本通過更廣范圍的輻射波長來提供改良的性能。


可以參考下面的說明性和非限制性圖式來更好的理解本發明，其中在全文中相似參考內容指示本發明的相似元件，而且其中圖1展示說明一個偏振光束組光器/光束分光器(“PBC/PBS”)的示意圖；圖2展示更詳細地說明一個PBC/PBS的實施例的示意圖；圖3展示說明用于形成本發明的一個實施例的流程圖；圖4展示說明根據本發明的多層功能層結構的性能的圖表；圖5展示說明根據本發明的多層功能層結構的性能的圖表；圖6展示說明根據本發明的多層功能層結構的性能的圖表；圖7展示說明根據本發明的多層功能層結構的性能的圖表；圖8A、圖8B和圖8C展示說明在入射角度為5.0度的條件下用于1550nm波長的s-場偏振的本發明的絕對效率的圖表；圖9A、圖9B、圖9C和圖9D展示圖1的PBC/PBS結構的多種示范性實施例；和圖10展示說明關于圖9的某些示范性結構的傳輸光譜的性能比較的圖表。
具體實施例方式
應理解，本發明的所述圖式和描述已被簡化以說明與本發明的清晰理解相關的元件，同時為了簡潔的目的，省略了許多在典型的光或電光設備、系統和方法中常見的其他元件。所述領域的技術人員將認識到想要和/或需要其他元件以實施本發明。然而，因為所述元件在過去技術中已知，而且因為其不促進對本發明的更好理解，所以本文中不提供對所述元件的討論。
圖1展示了一個說明偏振光組光器/光束分光器(“PBC/PBS)10的示意圖。PBC/PBS10可以包括(例如)上面存在一個抗反射涂層(ARC)16的基板14。進一步，第二ARC16可以存在于殘余層18下的基板14上。所述基板可以進一步包含某些緩沖層或終止層40以最優化性能。包括納米元件或亞波長元件的納米結構20和24可以包括多種元件，每一個具有寬度W和高度H。寬度W可以包括從10到500nm而且更具體來說從15到180nm的寬度。高度H可以包括從10到1000nm而且更具體來說從30到500nm的高度。
進一步，如所屬相關領域的技術人員所理解，所述元件的尺寸可發生變化或展寬壓縮。納米結構20的圖案可以具有納米元件P的周期。此周期也可以發生變化或展寬壓縮。如圖1中所見，可以使用交互式折射率。在圖1中，舉例來說，可以將具有折射率nF的更高折射率材料大體上放置于具有折射率nO的更低折射率材料附近，以分別產生相對較高和較低折射率的交互區域。表示為W/P的納米結構20與24的圖案的填充率可以被定義為周期內的兩個折射率元件中的較高折射率元件的索引區的寬度與整個周期的比率。如所屬相關領域的技術人員所了解，填充率W/P可以確定如由納米結構20和24的圖案界定的裝置的操作波長。較高折射率材料可以采用所屬相關領域的技術人員所知的材料形式，例如(僅以非限制性實例的方式)鋁、金、銀、銅和此等材料的合金。較低折射率材料可以采用空氣、真空或介電材料的形式，例如(僅以非限制性實例的方式)二氧化硅、金屬氧化物、含碳氫化合物的有機聚合物，或玻璃。為完整的目的，可以存在都占據整個周期P的一部分的多種材料。
如所屬相關領域的技術人員將認識的，可以以此種方式將多種圖案復制到基板14上或基板14中。此等圖案可以采用條、溝、柱或孔的形式，舉例來說，所有該等圖案都可以具有或不具有一個共同周期，而且可以為不同高度和寬度。舉例來說，S條可以采用矩形凹槽或者三角形或半圓形凹槽的形式(僅以非限制性實例的方式)。可以相似地將柱，主要地將孔的反面圖案化。可以通過任一軸中的共同周期或者通過改變一個或兩個軸中的周期來將此等柱圖案化。所述柱可以以(例如)升高的階梯、呈圓形的半圓或三角形的形式定型。舉例來說，所述柱也可以定型為一個圓錐在一個軸中而另一個圓錐在另一個軸中。納米結構可以接觸黏著層28。用于抗反射和保護的外涂層26存在于一個或多個納米結構20或黏著層24上。
圖2展示一個更特定地說明PBC/PBS 10的實施例的示意圖。圖2的PBC/PBS 10可以包括復數個納米結構22，其包括預定圖案中的納米結構間的復數個凹槽20和至少一個基板14。圖2的PBC/PBS 10也可以包括緩沖層或蝕刻終止層32、34和40、ARC層16、間隔層32和外涂層/保護層26以增強本發明的結構進而保護本發明的層而且獲得本發明中的適當反射。本發明可以提供ARC層與納米結構的耦合以最優化性能而且全面地最優化本發明的結構。
舉例來說，可通過將納米元件22放置于具有比納米結構低的傳導性的例如基板的凹槽20之上或之間來形成圖2的PBC/PBS 10。舉例來說，例如呈金屬柵格形式的納米結構24a、24b的兩個或兩個以上層可以至少部分地由空氣或任何電介質包圍。因此，本發明可以提供(例如)納米結構的部分或完全沉浸電介質中以用于偏振控制和光束投送。通過使用納米結構24a、24b的一層或多層，在多層中偏振經傳輸的波，使其電場與納米結構成直角。因此，可以提供廣角帶寬和廣光譜帶寬，例如可視、近紅外線或波長大于，例如，約250nm的紅外線輻射的。
納米結構22可以具有(例如)長度X1、自上面形成有納米結構的基極層的高度h1和沿上面形成有納米結構的基極層的運轉。納米結構22可以為適于偏振的任何結構，例如(但不限于)沿基板形成的線或光柵、自基板上升的柱或以預定圖案間隔地定位于凹槽間的基板上的一連串一個或多個上升形狀。在本發明的一個實施例中，每個納米結構22都可以與納米結構22中的另一些平行。在本發明的一個實施例中，每個納米結構22相對于納米結構22中的另一些可以呈大體上非平行的預定圖案。納米結構22可以由(例如)諸如金屬的導體、諸如硅或其他適當材料的電介質形成。納米結構22可以具有為nM的折射孥和為n′M＝nM+i×kM，i＝(-1)1/2的有效折射孥。
凹槽20可以以一種適于執行所要的偏振和控制的預定圖案形成于納米結構22之間。凹槽20可以具有存在于其中的材料或材料的組合(例如空氣或其他電介質)，舉例來說，其可以具有比納米結構22更低的導電性，其中每一凹槽20鄰近納米結構。納米結構20的圖案可以具有納米元件的周期P。此周期也可以被改變或展寬壓縮。如圖1中可見，可使用交互式折射率。在圖1中，舉例來說，可以將具有折射率nF的更高折射率材料大體上放置于具有折射率nO的更低折射率材料附近，以分別產生相對較高和較低折射率的交互區域。表示為W/P的納米結構20的圖案的填充率可以被定義為周期內的兩個折射率元件中的較高折射率元件的索引區的寬度與整個周期的比率。如所屬相關領域的技術人員所了解，填充率W/P可以確定如由納米結構20的圖案界定的裝置的操作波長。進一步，在本發明的一個實施例中，每一凹槽20內的材料可以具有不同于相鄰納米結構22的折射率的折射率，而且因此凹槽中的材料及其填充率為凹槽/納米結構組合的操作波長的控制因素。如圖2中所示，本發明的操作周期為一個納米結構22的長度X1和相應一個凹槽20的長度的函數。舉例來說，凹槽20可另外地充當間隔器或緩沖器。
至少一個基板14可以提供一個上面建構有本發明的一個設備的基座。所屬領域的技術人員將了解，基板14可以為適于在其上建立本發明的結構的任何基板。
在圖2中說明的一個實施例中，可以在基板14上提供在本文中被稱為“功能層”的納米結構和凹槽24a、24b的兩層。根據本文所揭示的內容如所屬領域的技術人員了解，在本發明中多個功能層24a、24b可以彼此堆疊，而且其中每一功能層可以具有一個預定納米結構/凹槽圖案，所屬預定圖案可以對應于一個或多個其他功能層中的一個或多個圖案，以達成所屬裝置的經涉及的操作。這些功能層中的第一層24a可以通過(例如)一個或多個ARC層、一個或多個緩沖層和一個或多個蝕刻終止層40來與所屬基板間隔。所屬功能層中的第一層24a可以通過(例如)一個或多個間隔器、緩沖器和蝕刻終止層來與功能層中的第二層24b間隔。如本發明中所使用的蝕刻終止層40可以提供功能層的保護，而且可以額外地提供在本發明的各層上建立的納米結構形成的改良的可控性。所屬領域的技術人員容易了解，可以在建立額外層之前填充一些凹槽，例如一個特定功能層上的間隔層或蝕刻終止層。
在圖2的裝置的一個實施例中，舉例來說，納米結構22的長度X1可以等于約30nm，而且高度h1在從50nm到約250nm范圍內。更詳細地說，多個層中的每一層的高度可以小于約250nm。在其中建立有多個功能層的實施例中，可以減少每一功能層的高度以允許多個層的存在。所述高度可以與每一個不同功能層一致，或可以如在一些功能層之間變化。例如在本文的示范性實施例中所提供的長度與高度可以提供相對于先前所知的PBC/PBS的顯著減少的深度。舉例來說，本發明中的深度可以在從約50nm到約500nm范圍內。在這一示范性實施例中，舉例來說，納米結構22的寬度可以在從約5nm到約50nm范圍內，對于一個周期來說可以在(例如)從100nm到約300nm范圍內。
如圖2中所說明的偏振器10可以具有大于約97％的示范性透射率，而且具有大于約40dB的消光系數。進一步，舉例來說，根據圖2的PBS可以在約0.2mm或更小的空間中以大于約97％的透射率提供180°的有效偏振分離。另外，舉例來說，根據圖2的PBC可以具有約0.1dB的損耗。
根據本發明，例如圖2的裝置10可以展現高達約+/-20°的寬廣接受角，和高損壞閾。舉例來說，這些裝置可以具有在約0.2、0.5或1.0mm范圍內的厚度和在約1.0mm2到100mm2范圍內的尺寸。這些裝置可以用于例如其中需要偏振的光纖放大器、隔離器、循環器、光開關、電光學方面的應用中和通用光學處理應用中。偏振光學對顯示器(例如液晶顯示器)的系統設計(例如，其中偏振對顏色一致性和通量效率來說為關鍵的)來說可以為基礎的。
納米結構20可以在基板14上成長或沉積。可以通過使用任何適當復制方法(例如平版印刷方法)來將納米結構20形成到基板14中或基板14上。舉例來說，可以有效地使用與標題為NANOIMPRINT LITHOGRAPHY的美國專利第5,772,905號中的揭示內容一致的納米印刷平版印刷，其整體揭示內容如在本文中完整陳述一般被以引用的方式引入本文。其中教示了一個平版印刷方法，其用于產生在涂布于一個表面上的薄膜中圖案化的納米結構。為完整的目的而且僅概括而言，可以將具有至少一個突出特征的模壓到一個涂覆到基板的薄膜中。模中的至少一個突出特征產生薄膜中的至少一個相應凹口。在復制之后，所述模可以從薄膜中移除，而且處理所述薄膜使得至少一個凹口中的薄膜可以被移除，因此曝光可以用于產生一個下伏圖案或一組裝置的光罩。因此，可以在薄膜中復制模中的圖案，而且接著通過使用所屬相關領域中的技術人員所知的薄膜方法(例如，活性離子蝕刻(RIE)或等離子蝕刻)將復制到薄膜中的圖案轉換到基板中。當然，舉例而言，可以使用用于將一個適當結構形成到基板的可操作表面之中或之上的任何適當方法，例如影印石版術、全息平版印刷術、e-光束平版印刷術(僅以非限制性實例的方式)。舉例來說，基板可以采用二氧化硅的形式而硅薄膜形成納米結構的圖案。
根據本發明的一個方面，可以將具有折射率明顯不同的較高和較低折射率區域的較佳由具有高對比度折射率的材料形成的納米結構的下伏一維(1-D)圖案如此形成于基板上。根據本發明的一個方面，可以將較佳由具有高對比度折射率的材料形成的納米結構的二維(2-D)圖案如此形成于基板上。
如所屬相關領域的技術人員將認識的，可以通過使用圖3的教示方法將多種圖案復制到所述裝置中。這些圖案可以發揮多種光學、電光和光子功能。舉例來說，這些圖案可以采用孔、條、溝或柱的形式，其中的所有均具有或不具有共同周期，而且每一個的高度和寬度均不同。舉例來說，在本發明的一個偏振器實施例中，納米結構可以為矩形的、梯形的、橢圓形的、凸包形的或一條線上的任何點將邊界內的納米結構的任何兩個邊界點連接至其的形狀。
舉例來說，納米結構的圖案可以為矩形或者三角形或半圓形的形式。類似地，可以將柱，主要地將孔的反面圖案化。可以通過兩個軸中的共同周期或者通過改變一個或兩個軸中的周期來將此等柱圖案化。所述柱可以以(例如)升高的階梯、呈圓形的半圓或三角形的形式定型。所述柱也可以定型為一個圓錐在一個軸中而另一個圓錐在另一個軸中。
另外，被圖案化到裝置上的納米結構可以實質上用作可以通過被應用的圖案來實現的任何光學元件，例如偏振器、偏振光束分光器和組光器、窄帶濾光器、人造雙折射波形盤、寬帶偏振反射器、透鏡或可調濾光器。
如本文全篇所教示的，例如在偏振器或PBC/PBS中，這些納米結構的一個說明性用途為偏振管理。舉例來說，這些納米結構可以作為一個柵格或光柵型裝置加以圖案化。如相關領域中已知的，假定輻射的波長遠大于柵格間距，則柵格結構與柵格成直角或光柵線傳輸具有E向量振動的輻射，而且反射平行輻射。因為當前方法能形成與波長相比為較小的納米結構，所以可以實現例如偏振選擇性光束控制和投送的偏振管理。舉例來說，在其中一個裝置采用雷射形式，而且被復制的圖案對應于一個偏振器，而且在上面復制的表面為雷射的一個面，而且偏振器在雷射波長下具有一個高反射率的情形中，可以實現在一個單一偏振中光激射的雷射。
納米結構的另一個說明性用途為用于波長管理，例如用作窄帶濾光器或可調濾光器。舉例來說，納米結構可以采用柵格的形式。相關領域中已知使用這一柵格間距的濾光器的功能。舉例來說，可以使用諧振效應，而且可以改變入射的厚度、波長和角度以到達所要結果。舉例來說，在一個示范性實施例中，可以產生能量有效濾光器，其設計成僅允許向前和向后傳播零級波。在諧振時，向前傳播零級波的衍射效率接近零，而且向后傳播波的衍射效率接近1。舉例來說，通過遵循這個原理，可以將具有高效率、窄帶寬和小尺寸的濾波器應用到另一光子裝置。
圖4展示了一個說明如圖2和圖3中所體現的用于(例如)PBC/PBS實施例的根據本發明的多功能層結構的性能的圖表。所說明的實施例包括兩個功能層。展示了具有沿納米結構(例如，線柵)而偏振的主要電磁分量的場域的角度反射。展示了S-和p-偏振(如關于被傳輸的電的、TE和被傳輸的磁的、TM場)反射。
圖5展示了一個說明根據本發明用于PBC/PBS實施例的多功能層結構性能的圖表。被說明的實施例包括兩個功能層。展示了具有與納米結構(例如線柵)成直角而被偏振的主要電磁分量的場的角度反射。展示了s-和p-偏振反射。
圖6展示了一個說明根據本發明用于PBC/PBS實施例的多功能層結構性能的圖表。被說明的實施例包括兩個功能層。相對于納米結構(例如線柵)展示了TE場的光譜反射和TM場的傳輸。圖6中明顯可見源于多分層的不同帶結構。
圖7展示了一個說明根據本發明用于PBC/PBS實施例的多功能層結構性能的圖表。相對于納米結構(例如線柵)展示了TM場的反射的光譜消光率和TE場的傳輸。圖7中明顯可見源于多分層的不同帶結構。如所屬領域的技術人員基于本文的揭示內容所了解，可以進一步通過采用多層ARC來提高圖7的實施例的反射消光率。
圖8A、B和C展示了說明在入射角度為5.0度的條件下用于波長為1550nm的s-場的本發明的絕對效率。關于納米結構用于圖8A、B和C的說明性實施例中的材料為硅和金。
圖9A、B、C和D說明圖1的PBC/PBS結構的多種示范性實施例。現參考圖9A，舉例來說，對PBC-1而言，可以將圖1的基礎結構改進成包括(或不包括)外涂層26，而且殘余層“(R)”18可以延伸到ARC-2層的頂部中。現參考圖9B，對PBC-2/PBC-3而言，可以將圖1的結構改進為具有所添加的蝕刻終止層40，例如HfO2or AI2O3。ARC層16、ARC2可以從ARC層ARC1發生變化。可以通過功能納米結構與ARC2和外涂層/ARC3層的耦合來最佳化圖9A和圖9B的裝置。現參考圖9C，對PBC-4而言，可以通過使用緩沖層和蝕刻終止層40而非ARC 2層來改進圖1的基礎結構。
圖10展示一個說明用于圖9的某些示范性結構的TM場的傳輸光譜的性能比較的圖表。現參考圖10，“T(xY)”代表關于圖9中的PBC-x(x＝1，2，3，4，5)的一個特定變量“Y”的TM場的傳輸。
本發明的裝置和方法可以被并入一個或多個光學裝置以(例如)提高性能而且降低其制造成倍。舉例來說，這些裝置可以包括(例如)單塊裝置，例如單塊雷射裝置，例如單塊可調雷射裝置。所屬領域的技術人員根據本文的揭示內容易了解其中適于應用本發明的其他裝置。
所屬領域的技術人員將認識到可以在不偏離本發明的精神和范疇的情況下實施對本發明的許多修正和改變。因此，假定所述修正和改變屬于隨附權利要求和其對等物的范疇之內，則希望本發明涵蓋此發明的修正和變化。
權利要求
1.一種輻射偏振器，其包含一個基板；至少一個通信地耦合到所述基板的抗反射涂層；至少兩個通信地耦合到所述至少一個抗反射涂層的納米結構；和至少兩個凹槽層，其中所述至少兩個凹槽層中的每一個與所述至少兩個納米結構中的相應一個間隔；其中所述凹槽層中的每一個與所述納米結構的所述相應一個之間的一通信耦合使所述輻射偏振，其中所述輻射具有一個與所述至少兩個凹槽層成直角的電場，而且其中所述輻射具有一在從約250nm到小于約微波波長的范圍中變化的波長。
2.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其中所述凹槽層中的每一個包含從由復數個凹槽、孔和缺口組成的群組中選出的至少一個。
3.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其進一步包含至少一個在所述至少一個基板、所述至少一個抗反射涂層、所述納米結構和所述凹槽層之上形成的保護層。
4.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其進一步包含至少一個在所述至少一個基板、所述至少一個抗反射涂層、所述納米結構和所述凹槽層之下形成的保護層。
5.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其中所述納米結構中的至少一個包含復數個金屬粒子。
6.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其中所述納米結構中的至少一個包含復數個電介質。
7.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其中所述凹槽層中的至少一個包含一個比所述納米結構的所述相應一個具有更低傳導率的電介質。
8.根據權利要求7所述的輻射偏振器，其中所述凹槽層中的至少一個包含一第一折射率，而且其中所述納米結構中的所述相應一個具有一不等于所述第一折射率的第二折射率。
9.根據權利要求7所述的輻射偏振器，其中所述電介質至少部分地由空氣組成。
10.根據權利要求9所述的輻射偏振器，其中所述電介質部分地由一種非空氣電介質組成。
11.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其中所述納米結構中的每一個包含從由復數根線、復數個光柵、復數個柱和復數個上升形狀組成的群組中選出的至少一個。
12.根據權利要求11所述的輻射偏振器，其中所述復數個納米結構中的每一個可以與所述復數個納米結構中的另一個平行。
13.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其進一步包含至少一個將所述至少兩個納米結構中的至少一個與所述基板分離的蝕刻終止層。
14.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其中所述納米結構第一個通過從由至少一個間隔層、至少一個緩沖層和至少一個蝕刻終止層組成的群組中選出的至少一個，與所述納米結構第二個相分離。
15.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其中至少一個所述納米結構中的每一納米結構包含一在從約50nm到約250nm范圍內的高度。
16.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其中至少一個所述納米結構中的每一納米結構包含一在約30nm范圍內的寬度。
17.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其中所述納米結構包含一大于約97％的透射率和一大于約40dB的消光系數。
18.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其中所述納米結構包含在一小于約0.2mm的空間中的180°的有效偏振分離。
19.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其中所述納米結構包含一高達約+/-20°的接受角。
20.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其中每一個所述納米結構中的每一納米結構包含從由一矩形、一梯形、一半圓形、一橢圓形、一凸包、一階式組和一柱形組成的群組中選出的至少一個。
21.根據權利要求1所述的輻射偏振器，其進一步包含一個通信地耦合到所述至少兩個納米結構中的至少一個的多層抗反射涂層。
22.一種用于提供輻射偏振器和光束控制器中的至少一個的方法，其包含將所述至少一個抗反射涂層通信地耦合到一個基板；將至少兩個納米結構通信地耦合到所述至少一個抗反射涂層中的至少一個；向所述至少兩個納米結構中的相應一個間隔地提供至少兩個凹槽層；將所述至少兩個凹槽層與所述至少兩個納米結構耦合以提供波長在從約250nm到小于約微波波長的范圍內的一個通過波長；和通過允許所述輻射穿過所述至少兩個凹槽層與所述至少兩個納米結構的所述耦合來允許檢查具有一在從約250nm到小于約微波波長范圍內的波長，而且具有一與所述至少兩個凹槽層成直角的電場的輻射。
23.根據權利要求22所述的方法，其進一步包含在所述至少一個抗反射涂層、所述納米結構和所述凹槽層之上提供至少一個保護層。
24.根據權利要求22所述的方法，其進一步包含在所述至少一個抗反射涂層、所述納米結構和所述凹槽層之下提供至少一個保護層。
25.根據權利要求22所述的方法，其進一步包含構成至少一個具有一第一折射率的所述凹槽層，和具有一不等于所述第一折射率的第二折射率的所述納米結構中的所述相應一個。
26.根據權利要求25所述的方法，其中所述構成包含至少部分地構成所述空氣凹槽層中的所述至少一個。
27.根據權利要求22所述的方法，其進一步包含將每一個所述納米結構定向于與所述納米結構中的另一個平行。
28.根據權利要求22所述的方法，其進一步包含通過至少一個蝕刻終止層將所述至少兩個納米結構中的至少一個與所述基板分離。
29.根據權利要求22所述的方法，其進一步包含通過從由至少一個間隔層、至少一個緩沖層和至少一個蝕刻終止層組成的群組中選出的至少一個將一第一所述納米結構與一第二所述納米結構分離。
30.根據權利要求22所述的方法，其進一步包含將所述納米結構中的每一納米結構構成為高度在從約50nm到約250nm的范圍內。
31.根據權利要求22所述的方法，其進一步包含將所述納米結構中的每一納米結構構成為寬度在約30nm的范圍內。
32.根據權利要求22所述的方法，其進一步包含將所述納米結構構成為一接受角高達約+/-20°。
33.一種輻射控制器，其包含用于將至少一個抗反射涂層通信地耦合到一個基板的構件；用于將至少兩個納米結構通信地耦合到至少一個抗反射涂層中的至少一層的構件，其中所述至少兩個納米結構中的至少一個由復數個納米結構組成，所述復數個納米結構中的每一個納米結構具有從約50nm到約250nm范圍內的高度和在約30nm范圍內的寬度；用于向所述至少兩個納米結構中的相應一個間隔地提供至少兩個凹槽層的構件；用于將所述至少兩個凹槽層與所述至少兩個納米結構耦合以提供波長在從約250nm到小于約微波波長的范圍內的一個通過波長的構件；和用于允許檢查具有一個在從約250nm到小于約微波波長范圍內的波長，而且具有一個與所述至少兩個凹槽層成直角的電場的輻射的構件。
34.根據權利要求33所述的控制器，其進一步包含用于構成至少一個具有一個第一折射率的所述凹槽層，和具有一個不等于所述第一折射率的第二折射率的所述納米結構中的所述相應一個。
35.根據權利要求34所述的控制器，其中用于構成的所述構件包含用于至少部分地構成所述至少一個所述空氣凹槽層的構件。
36.根據權利要求33所述的控制器，其進一步包含用于將每一個所述納米結構定向為平行于所述納米結構中的另一個的構件。
37.根據權利要求33所述的控制器，其進一步包含用于通過至少一個蝕刻終止層將所述至少兩個納米結構中的至少一個與所述基板分離的構件。
38.根據權利要求33所述的控制器，其進一步包含用于通過從由至少一個間隔層、至少一個緩沖層和至少一個蝕刻終止層組成的群中選出的至少一個來將一個第一所述納米結構與一個第二所述納米結構分離的構件。
39.一種單塊光學裝置，其包含光學輻射；一個光學輻射處理器，其包含一個基板；至少一個通信地耦合到所述基板的抗反射涂層；至少兩個通信地耦合到所述至少一個抗反射涂層的納米結構，其中所述至少兩個納米結構中的至少一個包含復數個納米結構，每一個納米結構具有在約30nm范圍內的寬度；和至少兩個凹槽層，其中所述至少兩個凹槽層中的每一個與所述至少兩個納米結構中的相應一個間隔；其中所述凹槽層中的每一個與所述納米結構的所述相應一個之間的一個通信耦合偏振所述輻射，其中所述輻射具有一個在從約250nm到小于約微波波長的范圍中的波長。
全文摘要
本發明揭示一種輻射偏振器、控制器和一種輻射偏振和光束控制的方法。所述輻射偏振器(10)包括一個基板(14)；通信地耦合到所述基板的至少一個抗反射涂層(32)；通信地耦合到所述至少一個抗反射涂層的至少兩個納米結構(22)；和至少兩個凹槽層(20)，其中所述至少兩個凹槽層中的每一個與所述至少兩個納米結構中的相應一個間隔。所述方法可以包括以下步驟將至少一個抗反射涂層通信地耦合到一個基板；將所述至少兩個納米結構通信地耦合到所述至少一個抗反射涂層中的至少一個；向所述至少兩個納米結構中的相應一個間隔地提供至少兩個凹槽層；將所述至少兩個凹槽層與所述至少兩個納米結構耦合以提供在從約250nm到小于約微波波長的范圍內的通過波長；和通過允許輻射穿過所述至少兩個凹槽層與所述至少兩個納米結構的耦合來允許檢查具有在約250nm到小于約微波的范圍內的波長并且具有與所述至少兩個凹槽層成直角的電場的輻射。
文檔編號G02B5/18GK1682132SQ03822134
公開日2005年10月12日 申請日期2003年8月20日 優先權日2002年8月21日
發明者王健, 鄧學工, 格列格·布隆德爾, 埃利·陳 申請人:納諾普托公司