一种圆偏振光分束器及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种圆偏振光分束器及其制作方法。
【背景技术】
[0002]光分束器是光学领域的一种重要元器件，它在偏振分光、光纤通信、光电检测等领域得到了令人瞩目的应用。
[0003]目前在光学领域，常见的偏振光分束器为晶体双折射型分束器。其工作原理是:光束通过由两个胶合的晶体材料分界面时，一束偏振光沿原传播方向折射，另一束偏振光沿接近90度角方向反射，最终形成两束传输方向不同的偏振光。这种结构的缺点非常明显:
(1)、由于光束在分界面发生折射，所以一般透射光与入射光会有横向位移；(2)、该结构米用的是晶体双折射效应，其分光比一般为1:1，若要获得大分光比需要额外增加衰减片，这样不仅效率低而且也使光路变得复杂；(3)、该结构一般加工为棱镜，因此器件尺寸大，不易集成。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是解决现有技术中的偏振光分束器分光比较小且结构复杂、效率低的问题。
[0006]( 二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种圆偏振光分束器，其特征在于:包括基板和螺旋线栅，所述螺旋线栅的数量为多组，多组所述螺旋线栅均垂直的设于所述基板上且成阵列分布，每组螺旋线栅包括8根单螺旋线栅，8根所述单螺旋线栅旋向相同且设于同一直线上，且8根所述单螺旋线栅的初始旋转角依次增大22.5度，每组螺旋线栅中的第一根单螺旋线栅的初始旋转角为0度。
[0008]其中，每根所述单螺旋线栅的螺旋周期等于2周。
[0009]其中，每根所述单螺旋线栅的一个周期的长度为200nm。
[0010]其中，每根所述单螺旋线栅的直径为30nm至40nm，螺旋直径为lOOnm。
[0011]其中，所述单螺旋线栅的数量不少于106组。
[0012]其中，任意相邻的两根单螺旋线栅之间的间距为L，190nm彡L彡250nm。
[0013]其中，所述单螺旋线栅由金属铝制成。
[0014]其中，所述基板由石英玻璃制成。
[0015]其中，所述基板上设有导电膜，多组所述螺旋线栅与所述基板通过导电膜连接。
[0016]本发明还提供了一种圆偏振光分束器的制造方法，其特征在于:包括步骤:
[0017]S1，在基板表面沉积导电膜；
[0018]S2，在导电膜上旋涂光刻胶；
[0019]S3，通过深紫外相干刻蚀，在光刻胶中形成多个成阵列分布的空气隙组，每个空气隙组包括8个旋向相同且设于同一直线上的螺旋状的空气隙，每个空气隙组中的第一个空气隙初始旋转角为0度，后一个空气隙相对于前一个空气隙旋转22.5度设置，所述空气隙均为几十纳米级别；
[0020]S4，通过电化学沉积在空气隙中沉积铝材料，每个空气隙内形成一根单螺旋线栅；
[0021]S5，除去多根单螺旋线栅之间的光刻胶。
[0022](三)有益效果
[0023]本发明的上述技术方案具有如下优点:本发明提供了一种圆偏振光分束器及其制作方法，该圆偏振光分束器包括多组成阵列分布的螺旋线栅，每组螺旋线栅包括8根单螺旋线栅，8根单螺旋线栅的旋向相同，每组螺旋线栅中的第一根单螺旋线栅的初始旋转角为0度，后一根单螺旋线栅的初始旋转角比前一根单螺旋线栅的初始旋转角大22.5度，当圆偏振光从螺旋线栅阵列的一侧垂直入射，两束光从分束器的另一侧透射，其中一束透射光按原方向传输，另一束透射光与其存在一个分光角，实现对圆偏振光的分束，该结构的圆偏振光分束器允许通过的圆偏振光的波长可以达到0.6-0.86 μm,圆偏振光的透过率可达86%，分光比可达1:0.0029，分光角可达24.7度。且该圆偏振光分束器的结构较为简单，易于集成和制备。
【附图说明】
[0024]图1是本发明提供的圆偏振光分束器的结构示意图；
[0025]图2是图1的俯视图；
[0026]图3是本发明提供的圆偏振光分束器的主视图；
[0027]图4本发明实施例提供的圆偏振光分束器的工作过程示意图；
[0028]图5是本发明实施例1的透过率特性曲线；
[0029]图6是本发明实施例1的分光特性曲线；
[0030]图7是本发明实施例2的透过率特性曲线；
[0031]图8是本发明实施例2的分光特性曲线；
[0032]图9是本发明实施例3的透过率特性曲线；
[0033]图10是本发明实施例3的分光特性曲线；
[0034]图11是本发明实施例4的透过率特性曲线；
[0035]图12是本发明实施例4的分光特性曲线；
[0036]图13是本发明实施例5的透过率特性曲线；
[0037]图14是本发明实施例5的分光特性曲线；
[0038]图15是本发明提供的圆偏振光分束器完成制备步骤S1后的结构示意图；
[0039]图16是本发明提供的圆偏振光分束器完成制备步骤S2后的结构示意图；
[0040]图17是本发明提供的圆偏振光分束器完成制备步骤S3后的结构示意图；
[0041]图18是本发明提供的圆偏振光分束器完成制备步骤S4后的结构示意图；
[0042]图19是本发明提供的圆偏振光分束器完成制备步骤S5后的结构示意图。
[0043]图中:10:基板；20:单螺旋线栅；30:初始旋转角；40:分光角；50:导电膜；60:光刻胶；70:空气隙。
【具体实施方式】
[0044]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0046]在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0047]实施例1
[0048]如图1至图3所示，本发明实施例提供的一种圆偏振光分束器，包括基板10和螺旋线栅，螺旋线栅的数量为多组，多组螺旋线栅均垂直的设于基板10上且成阵列分布，其中，基板20上设有导电膜50，多组螺旋线栅通过导电膜50与基板20连接，每组螺旋线栅包括8根单螺旋线栅20，8根单螺旋线栅20旋向相同且设于同一直线上，如图2所示，且8根单螺旋线栅20的初始旋转角依次增大22.5度，每组螺旋线栅中的第一根单螺旋线栅的初始旋转角为0度，且每组螺旋线栅中的第一根单螺旋线栅20的初始旋转角30为0度，也就是说后一根单螺旋线栅20相对于前一根单螺旋线栅20旋转22.5度设置。本发明中螺旋线栅的数量不少于106组，单螺旋线栅的直径为30-40nm，相邻两根单螺旋线栅20之间的间距处于190nm到250nm之间，单螺旋20均由金属招制成，本实施例中在石英玻璃制成的基板10上垂直设置106组螺旋线栅，如图3所示，每根单螺旋线栅20的螺旋线栅包括两个螺旋周期，每个螺旋周期的长度为200nm，每根单螺旋线栅20的直径为34nm，螺旋直径为lOOnm，任意