专利名称：用于提供光束偏振的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及用于宽带偏振光束组合与分离的方法和系统、偏振器和依偏振而定的多路复用/解复用。更详细来说，本发明涉及用于执行偏振光束组合或分离的纳米结构、偏振器和依偏振而定的多路复用/解复用。
背景技术：
光波可以由电场向量(意即，峰和谷)形成，其从光波传播的方向在所有方向中发射。偏振器在本质上可以是一个屏幕，其允许向量的窄段通过，也就是说所述向量定向于特定平面中。
偏振器可以用于光束分裂、组合、偏振或雷射功能，而且可以由一连串超薄传导条带形成，其中每一传导条带均彼此平行运行。这被称为线栅或光栅偏振器。在其中例如可视光或红外光的辐射穿透偏振器的线栅的实例中，辐射的某些部分被反射，而辐射的可被线栅选择性地偏振的部分可通过。这一线栅偏振器与导体的长度成直角来偏振照射于平行导体上的辐射波。
由于(部分地)所述条带必须比将加以偏振、控制或分析的辐射的波长更靠近，所以栅格偏振器的栅格或光栅可以高度紧密。因此，将操作的辐射的波长越小，则线栅必须越紧密以操作所述辐射。如此项技术中所已知，这已是对可通过使用这种偏振器加以偏振的辐射类型的限制。举例来说，线栅偏振器/光束分光器已很早就用于微波波段，其中较长的波长使构造变得更可行。
辐射的偏振可以用于控制为偏振的源(subject)的辐射(例如在分光器或组光器中)，而且可以用于分析一个物体的偏振特征(例如通过检查从一个物体或通过一个物体反射的光)。偏振特征可以提供关于一个物体的和一个表面的物理与化学成分的重要信息的摘录。因此，偏振光束分光器可充当一个分析器，例如，反射不需要的光并使需要的光通过。
示范性光和电光偏振器应用可以包括激光器、光减少、透镜涂布、显示增进和有限带宽可用性的开发等等。举例来说，通过“频率复用”，天线可以同时以相同频率传输相邻光束，而且通过不同地偏振每一光束可仍然保持有用的光束隔离。
在光学、电信、光和电光应用和光子学领域中，非常需要通过(例如)提供偏振能力(其可通过更广范围的辐射来提供改良的性能但是可以以低成本加以制造)来提高装置性能并且减少制造、包装和装配成本。举例来说，需要提供一个改良的光子组件，其可以并入光子集成电路或者与另一光子装置合并。
因此，需要提供采用纳米结构的偏振控制器、系统、装置和方法以执行偏振，因此以低制造成本通过更广范围的辐射波长来提供改良的性能。
发明内容
本发明可以包括一个辐射偏振器。所述辐射偏振器包括一个基板；通信地耦合到所述基板的至少一个抗反射涂层；通信地耦合到所述至少一个抗反射涂层的至少两个纳米结构；和至少两个凹槽层，其中所述至少两个凹槽层中的每一个与所述至少两个纳米结构中的相应一个间隔。所述凹槽层中的每一个与所述纳米结构中的相应一个间的通信耦合可以偏振所述辐射，其中所述辐射具有与所述至少两个凹槽层成直角的电场，而且其中所述辐射具有范围在从约250nm到小于约微波波长的范围内的波长。
本发明可以也包括一种用于提供辐射偏振器和光束控制器中的至少一个的方法。所述方法可以包括以下步骤将至少一个抗反射涂层通信地耦合到一个基板；将所述至少两个纳米结构通信地耦合到所述至少一个抗反射涂层中的至少一个；向所述至少两个纳米结构中的相应一个间隔地提供至少两个凹槽层；将所述至少两个凹槽层与所述至少两个纳米结构耦合以提供波长在从约250nm到小于约微波波长的范围内的通过波长；和通过允许辐射穿过所述至少两个凹槽层与所述至少两个纳米结构的耦合来允许检查具有在从约250nm到小于约微波波长范围内的波长而且具有与所述至少两个凹槽层成直角的电场的辐射。
因此，本发明可以提供偏振控制器、系统、装置和采用亚光学波长纳米结构以执行偏振的方法，因此以低制造成本通过更广范围的辐射波长来提供改良的性能。
可以参考下面的说明性和非限制性图式来更好的理解本发明，其中在全文中相似参考内容指示本发明的相似元件，而且其中图1展示说明一个偏振光束组光器/光束分光器(“PBC/PBS”)的示意图；图2展示更详细地说明一个PBC/PBS的实施例的示意图；图3展示说明用于形成本发明的一个实施例的流程图；图4展示说明根据本发明的多层功能层结构的性能的图表；图5展示说明根据本发明的多层功能层结构的性能的图表；图6展示说明根据本发明的多层功能层结构的性能的图表；图7展示说明根据本发明的多层功能层结构的性能的图表；图8A、图8B和图8C展示说明在入射角度为5.0度的条件下用于1550nm波长的s-场偏振的本发明的绝对效率的图表；图9A、图9B、图9C和图9D展示图1的PBC/PBS结构的多种示范性实施例；和图10展示说明关于图9的某些示范性结构的传输光谱的性能比较的图表。
具体实施例方式
应理解，本发明的所述图式和描述已被简化以说明与本发明的清晰理解相关的元件，同时为了简洁的目的，省略了许多在典型的光或电光设备、系统和方法中常见的其他元件。所述领域的技术人员将认识到想要和/或需要其他元件以实施本发明。然而，因为所述元件在过去技术中已知，而且因为其不促进对本发明的更好理解，所以本文中不提供对所述元件的讨论。
图1展示了一个说明偏振光组光器/光束分光器(“PBC/PBS)10的示意图。PBC/PBS10可以包括(例如)上面存在一个抗反射涂层(ARC)16的基板14。进一步，第二ARC16可以存在于残余层18下的基板14上。所述基板可以进一步包含某些缓冲层或终止层40以最优化性能。包括纳米元件或亚波长元件的纳米结构20和24可以包括多种元件，每一个具有宽度W和高度H。宽度W可以包括从10到500nm而且更具体来说从15到180nm的宽度。高度H可以包括从10到1000nm而且更具体来说从30到500nm的高度。
进一步，如所属相关领域的技术人员所理解，所述元件的尺寸可发生变化或展宽压缩。纳米结构20的图案可以具有纳米元件P的周期。此周期也可以发生变化或展宽压缩。如图1中所见，可以使用交互式折射率。在图1中，举例来说，可以将具有折射率nF的更高折射率材料大体上放置于具有折射率nO的更低折射率材料附近，以分别产生相对较高和较低折射率的交互区域。表示为W/P的纳米结构20与24的图案的填充率可以被定义为周期内的两个折射率元件中的较高折射率元件的索引区的宽度与整个周期的比率。如所属相关领域的技术人员所了解，填充率W/P可以确定如由纳米结构20和24的图案界定的装置的操作波长。较高折射率材料可以采用所属相关领域的技术人员所知的材料形式，例如(仅以非限制性实例的方式)铝、金、银、铜和此等材料的合金。较低折射率材料可以采用空气、真空或介电材料的形式，例如(仅以非限制性实例的方式)二氧化硅、金属氧化物、含碳氢化合物的有机聚合物，或玻璃。为完整的目的，可以存在都占据整个周期P的一部分的多种材料。
如所属相关领域的技术人员将认识的，可以以此种方式将多种图案复制到基板14上或基板14中。此等图案可以采用条、沟、柱或孔的形式，举例来说，所有该等图案都可以具有或不具有一个共同周期，而且可以为不同高度和宽度。举例来说，S条可以采用矩形凹槽或者三角形或半圆形凹槽的形式(仅以非限制性实例的方式)。可以相似地将柱，主要地将孔的反面图案化。可以通过任一轴中的共同周期或者通过改变一个或两个轴中的周期来将此等柱图案化。所述柱可以以(例如)升高的阶梯、呈圆形的半圆或三角形的形式定型。举例来说，所述柱也可以定型为一个圆锥在一个轴中而另一个圆锥在另一个轴中。纳米结构可以接触黏着层28。用于抗反射和保护的外涂层26存在于一个或多个纳米结构20或黏着层24上。
图2展示一个更特定地说明PBC/PBS 10的实施例的示意图。图2的PBC/PBS 10可以包括复数个纳米结构22，其包括预定图案中的纳米结构间的复数个凹槽20和至少一个基板14。图2的PBC/PBS 10也可以包括缓冲层或蚀刻终止层32、34和40、ARC层16、间隔层32和外涂层/保护层26以增强本发明的结构进而保护本发明的层而且获得本发明中的适当反射。本发明可以提供ARC层与纳米结构的耦合以最优化性能而且全面地最优化本发明的结构。
举例来说，可通过将纳米元件22放置于具有比纳米结构低的传导性的例如基板的凹槽20之上或之间来形成图2的PBC/PBS 10。举例来说，例如呈金属栅格形式的纳米结构24a、24b的两个或两个以上层可以至少部分地由空气或任何电介质包围。因此，本发明可以提供(例如)纳米结构的部分或完全沉浸电介质中以用于偏振控制和光束投送。通过使用纳米结构24a、24b的一层或多层，在多层中偏振经传输的波，使其电场与纳米结构成直角。因此，可以提供广角带宽和广光谱带宽，例如可视、近红外线或波长大于，例如，约250nm的红外线辐射的。
纳米结构22可以具有(例如)长度X1、自上面形成有纳米结构的基极层的高度h1和沿上面形成有纳米结构的基极层的运转。纳米结构22可以为适于偏振的任何结构，例如(但不限于)沿基板形成的线或光栅、自基板上升的柱或以预定图案间隔地定位于凹槽间的基板上的一连串一个或多个上升形状。在本发明的一个实施例中，每个纳米结构22都可以与纳米结构22中的另一些平行。在本发明的一个实施例中，每个纳米结构22相对于纳米结构22中的另一些可以呈大体上非平行的预定图案。纳米结构22可以由(例如)诸如金属的导体、诸如硅或其他适当材料的电介质形成。纳米结构22可以具有为nM的折射孥和为n′M＝nM+i×kM，i＝(-1)1/2的有效折射孥。
凹槽20可以以一种适于执行所要的偏振和控制的预定图案形成于纳米结构22之间。凹槽20可以具有存在于其中的材料或材料的组合(例如空气或其他电介质)，举例来说，其可以具有比纳米结构22更低的导电性，其中每一凹槽20邻近纳米结构。纳米结构20的图案可以具有纳米元件的周期P。此周期也可以被改变或展宽压缩。如图1中可见，可使用交互式折射率。在图1中，举例来说，可以将具有折射率nF的更高折射率材料大体上放置于具有折射率nO的更低折射率材料附近，以分别产生相对较高和较低折射率的交互区域。表示为W/P的纳米结构20的图案的填充率可以被定义为周期内的两个折射率元件中的较高折射率元件的索引区的宽度与整个周期的比率。如所属相关领域的技术人员所了解，填充率W/P可以确定如由纳米结构20的图案界定的装置的操作波长。进一步，在本发明的一个实施例中，每一凹槽20内的材料可以具有不同于相邻纳米结构22的折射率的折射率，而且因此凹槽中的材料及其填充率为凹槽/纳米结构组合的操作波长的控制因素。如图2中所示，本发明的操作周期为一个纳米结构22的长度X1和相应一个凹槽20的长度的函数。举例来说，凹槽20可另外地充当间隔器或缓冲器。
至少一个基板14可以提供一个上面建构有本发明的一个设备的基座。所属领域的技术人员将了解，基板14可以为适于在其上建立本发明的结构的任何基板。
在图2中说明的一个实施例中，可以在基板14上提供在本文中被称为“功能层”的纳米结构和凹槽24a、24b的两层。根据本文所揭示的内容如所属领域的技术人员了解，在本发明中多个功能层24a、24b可以彼此堆叠，而且其中每一功能层可以具有一个预定纳米结构/凹槽图案，所属预定图案可以对应于一个或多个其他功能层中的一个或多个图案，以达成所属装置的经涉及的操作。这些功能层中的第一层24a可以通过(例如)一个或多个ARC层、一个或多个缓冲层和一个或多个蚀刻终止层40来与所属基板间隔。所属功能层中的第一层24a可以通过(例如)一个或多个间隔器、缓冲器和蚀刻终止层来与功能层中的第二层24b间隔。如本发明中所使用的蚀刻终止层40可以提供功能层的保护，而且可以额外地提供在本发明的各层上建立的纳米结构形成的改良的可控性。所属领域的技术人员容易了解，可以在建立额外层之前填充一些凹槽，例如一个特定功能层上的间隔层或蚀刻终止层。
在图2的装置的一个实施例中，举例来说，纳米结构22的长度X1可以等于约30nm，而且高度h1在从50nm到约250nm范围内。更详细地说，多个层中的每一层的高度可以小于约250nm。在其中建立有多个功能层的实施例中，可以减少每一功能层的高度以允许多个层的存在。所述高度可以与每一个不同功能层一致，或可以如在一些功能层之间变化。例如在本文的示范性实施例中所提供的长度与高度可以提供相对于先前所知的PBC/PBS的显著减少的深度。举例来说，本发明中的深度可以在从约50nm到约500nm范围内。在这一示范性实施例中，举例来说，纳米结构22的宽度可以在从约5nm到约50nm范围内，对于一个周期来说可以在(例如)从100nm到约300nm范围内。
如图2中所说明的偏振器10可以具有大于约97％的示范性透射率，而且具有大于约40dB的消光系数。进一步，举例来说，根据图2的PBS可以在约0.2mm或更小的空间中以大于约97％的透射率提供180°的有效偏振分离。另外，举例来说，根据图2的PBC可以具有约0.1dB的损耗。
根据本发明，例如图2的装置10可以展现高达约+/-20°的宽广接受角，和高损坏阈。举例来说，这些装置可以具有在约0.2、0.5或1.0mm范围内的厚度和在约1.0mm2到100mm2范围内的尺寸。这些装置可以用于例如其中需要偏振的光纤放大器、隔离器、循环器、光开关、电光学方面的应用中和通用光学处理应用中。偏振光学对显示器(例如液晶显示器)的系统设计(例如，其中偏振对颜色一致性和通量效率来说为关键的)来说可以为基础的。
纳米结构20可以在基板14上成长或沉积。可以通过使用任何适当复制方法(例如平版印刷方法)来将纳米结构20形成到基板14中或基板14上。举例来说，可以有效地使用与标题为NANOIMPRINT LITHOGRAPHY的美国专利第5,772,905号中的揭示内容一致的纳米印刷平版印刷，其整体揭示内容如在本文中完整陈述一般被以引用的方式引入本文。其中教示了一个平版印刷方法，其用于产生在涂布于一个表面上的薄膜中图案化的纳米结构。为完整的目的而且仅概括而言，可以将具有至少一个突出特征的模压到一个涂覆到基板的薄膜中。模中的至少一个突出特征产生薄膜中的至少一个相应凹口。在复制之后，所述模可以从薄膜中移除，而且处理所述薄膜使得至少一个凹口中的薄膜可以被移除，因此曝光可以用于产生一个下伏图案或一组装置的光罩。因此，可以在薄膜中复制模中的图案，而且接着通过使用所属相关领域中的技术人员所知的薄膜方法(例如，活性离子蚀刻(RIE)或等离子蚀刻)将复制到薄膜中的图案转换到基板中。当然，举例而言，可以使用用于将一个适当结构形成到基板的可操作表面之中或之上的任何适当方法，例如影印石版术、全息平版印刷术、e-光束平版印刷术(仅以非限制性实例的方式)。举例来说，基板可以采用二氧化硅的形式而硅薄膜形成纳米结构的图案。
根据本发明的一个方面，可以将具有折射率明显不同的较高和较低折射率区域的较佳由具有高对比度折射率的材料形成的纳米结构的下伏一维(1-D)图案如此形成于基板上。根据本发明的一个方面，可以将较佳由具有高对比度折射率的材料形成的纳米结构的二维(2-D)图案如此形成于基板上。
如所属相关领域的技术人员将认识的，可以通过使用图3的教示方法将多种图案复制到所述装置中。这些图案可以发挥多种光学、电光和光子功能。举例来说，这些图案可以采用孔、条、沟或柱的形式，其中的所有均具有或不具有共同周期，而且每一个的高度和宽度均不同。举例来说，在本发明的一个偏振器实施例中，纳米结构可以为矩形的、梯形的、椭圆形的、凸包形的或一条线上的任何点将边界内的纳米结构的任何两个边界点连接至其的形状。
举例来说，纳米结构的图案可以为矩形或者三角形或半圆形的形式。类似地，可以将柱，主要地将孔的反面图案化。可以通过两个轴中的共同周期或者通过改变一个或两个轴中的周期来将此等柱图案化。所述柱可以以(例如)升高的阶梯、呈圆形的半圆或三角形的形式定型。所述柱也可以定型为一个圆锥在一个轴中而另一个圆锥在另一个轴中。
另外，被图案化到装置上的纳米结构可以实质上用作可以通过被应用的图案来实现的任何光学元件，例如偏振器、偏振光束分光器和组光器、窄带滤光器、人造双折射波形盘、宽带偏振反射器、透镜或可调滤光器。
如本文全篇所教示的，例如在偏振器或PBC/PBS中，这些纳米结构的一个说明性用途为偏振管理。举例来说，这些纳米结构可以作为一个栅格或光栅型装置加以图案化。如相关领域中已知的，假定辐射的波长远大于栅格间距，则栅格结构与栅格成直角或光栅线传输具有E向量振动的辐射，而且反射平行辐射。因为当前方法能形成与波长相比为较小的纳米结构，所以可以实现例如偏振选择性光束控制和投送的偏振管理。举例来说，在其中一个装置采用雷射形式，而且被复制的图案对应于一个偏振器，而且在上面复制的表面为雷射的一个面，而且偏振器在雷射波长下具有一个高反射率的情形中，可以实现在一个单一偏振中光激射的雷射。
纳米结构的另一个说明性用途为用于波长管理，例如用作窄带滤光器或可调滤光器。举例来说，纳米结构可以采用栅格的形式。相关领域中已知使用这一栅格间距的滤光器的功能。举例来说，可以使用谐振效应，而且可以改变入射的厚度、波长和角度以到达所要结果。举例来说，在一个示范性实施例中，可以产生能量有效滤光器，其设计成仅允许向前和向后传播零级波。在谐振时，向前传播零级波的衍射效率接近零，而且向后传播波的衍射效率接近1。举例来说，通过遵循这个原理，可以将具有高效率、窄带宽和小尺寸的滤波器应用到另一光子装置。
图4展示了一个说明如图2和图3中所体现的用于(例如)PBC/PBS实施例的根据本发明的多功能层结构的性能的图表。所说明的实施例包括两个功能层。展示了具有沿纳米结构(例如，线栅)而偏振的主要电磁分量的场域的角度反射。展示了S-和p-偏振(如关于被传输的电的、TE和被传输的磁的、TM场)反射。
图5展示了一个说明根据本发明用于PBC/PBS实施例的多功能层结构性能的图表。被说明的实施例包括两个功能层。展示了具有与纳米结构(例如线栅)成直角而被偏振的主要电磁分量的场的角度反射。展示了s-和p-偏振反射。
图6展示了一个说明根据本发明用于PBC/PBS实施例的多功能层结构性能的图表。被说明的实施例包括两个功能层。相对于纳米结构(例如线栅)展示了TE场的光谱反射和TM场的传输。图6中明显可见源于多分层的不同带结构。
图7展示了一个说明根据本发明用于PBC/PBS实施例的多功能层结构性能的图表。相对于纳米结构(例如线栅)展示了TM场的反射的光谱消光率和TE场的传输。图7中明显可见源于多分层的不同带结构。如所属领域的技术人员基于本文的揭示内容所了解，可以进一步通过采用多层ARC来提高图7的实施例的反射消光率。
图8A、B和C展示了说明在入射角度为5.0度的条件下用于波长为1550nm的s-场的本发明的绝对效率。关于纳米结构用于图8A、B和C的说明性实施例中的材料为硅和金。
图9A、B、C和D说明图1的PBC/PBS结构的多种示范性实施例。现参考图9A，举例来说，对PBC-1而言，可以将图1的基础结构改进成包括(或不包括)外涂层26，而且残余层“(R)”18可以延伸到ARC-2层的顶部中。现参考图9B，对PBC-2/PBC-3而言，可以将图1的结构改进为具有所添加的蚀刻终止层40，例如HfO2or AI2O3。ARC层16、ARC2可以从ARC层ARC1发生变化。可以通过功能纳米结构与ARC2和外涂层/ARC3层的耦合来最佳化图9A和图9B的装置。现参考图9C，对PBC-4而言，可以通过使用缓冲层和蚀刻终止层40而非ARC 2层来改进图1的基础结构。
图10展示一个说明用于图9的某些示范性结构的TM场的传输光谱的性能比较的图表。现参考图10，“T(xY)”代表关于图9中的PBC-x(x＝1，2，3，4，5)的一个特定变量“Y”的TM场的传输。
本发明的装置和方法可以被并入一个或多个光学装置以(例如)提高性能而且降低其制造成倍。举例来说，这些装置可以包括(例如)单块装置，例如单块雷射装置，例如单块可调雷射装置。所属领域的技术人员根据本文的揭示内容易了解其中适于应用本发明的其他装置。
所属领域的技术人员将认识到可以在不偏离本发明的精神和范畴的情况下实施对本发明的许多修正和改变。因此，假定所述修正和改变属于随附权利要求和其对等物的范畴之内，则希望本发明涵盖此发明的修正和变化。
权利要求
1.一种辐射偏振器，其包含一个基板；至少一个通信地耦合到所述基板的抗反射涂层；至少两个通信地耦合到所述至少一个抗反射涂层的纳米结构；和至少两个凹槽层，其中所述至少两个凹槽层中的每一个与所述至少两个纳米结构中的相应一个间隔；其中所述凹槽层中的每一个与所述纳米结构的所述相应一个之间的一通信耦合使所述辐射偏振，其中所述辐射具有一个与所述至少两个凹槽层成直角的电场，而且其中所述辐射具有一在从约250nm到小于约微波波长的范围中变化的波长。
2.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其中所述凹槽层中的每一个包含从由复数个凹槽、孔和缺口组成的群组中选出的至少一个。
3.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其进一步包含至少一个在所述至少一个基板、所述至少一个抗反射涂层、所述纳米结构和所述凹槽层之上形成的保护层。
4.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其进一步包含至少一个在所述至少一个基板、所述至少一个抗反射涂层、所述纳米结构和所述凹槽层之下形成的保护层。
5.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其中所述纳米结构中的至少一个包含复数个金属粒子。
6.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其中所述纳米结构中的至少一个包含复数个电介质。
7.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其中所述凹槽层中的至少一个包含一个比所述纳米结构的所述相应一个具有更低传导率的电介质。
8.根据权利要求7所述的辐射偏振器，其中所述凹槽层中的至少一个包含一第一折射率，而且其中所述纳米结构中的所述相应一个具有一不等于所述第一折射率的第二折射率。
9.根据权利要求7所述的辐射偏振器，其中所述电介质至少部分地由空气组成。
10.根据权利要求9所述的辐射偏振器，其中所述电介质部分地由一种非空气电介质组成。
11.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其中所述纳米结构中的每一个包含从由复数根线、复数个光栅、复数个柱和复数个上升形状组成的群组中选出的至少一个。
12.根据权利要求11所述的辐射偏振器，其中所述复数个纳米结构中的每一个可以与所述复数个纳米结构中的另一个平行。
13.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其进一步包含至少一个将所述至少两个纳米结构中的至少一个与所述基板分离的蚀刻终止层。
14.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其中所述纳米结构第一个通过从由至少一个间隔层、至少一个缓冲层和至少一个蚀刻终止层组成的群组中选出的至少一个，与所述纳米结构第二个相分离。
15.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其中至少一个所述纳米结构中的每一纳米结构包含一在从约50nm到约250nm范围内的高度。
16.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其中至少一个所述纳米结构中的每一纳米结构包含一在约30nm范围内的宽度。
17.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其中所述纳米结构包含一大于约97％的透射率和一大于约40dB的消光系数。
18.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其中所述纳米结构包含在一小于约0.2mm的空间中的180°的有效偏振分离。
19.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其中所述纳米结构包含一高达约+/-20°的接受角。
20.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其中每一个所述纳米结构中的每一纳米结构包含从由一矩形、一梯形、一半圆形、一椭圆形、一凸包、一阶式组和一柱形组成的群组中选出的至少一个。
21.根据权利要求1所述的辐射偏振器，其进一步包含一个通信地耦合到所述至少两个纳米结构中的至少一个的多层抗反射涂层。
22.一种用于提供辐射偏振器和光束控制器中的至少一个的方法，其包含将所述至少一个抗反射涂层通信地耦合到一个基板；将至少两个纳米结构通信地耦合到所述至少一个抗反射涂层中的至少一个；向所述至少两个纳米结构中的相应一个间隔地提供至少两个凹槽层；将所述至少两个凹槽层与所述至少两个纳米结构耦合以提供波长在从约250nm到小于约微波波长的范围内的一个通过波长；和通过允许所述辐射穿过所述至少两个凹槽层与所述至少两个纳米结构的所述耦合来允许检查具有一在从约250nm到小于约微波波长范围内的波长，而且具有一与所述至少两个凹槽层成直角的电场的辐射。
23.根据权利要求22所述的方法，其进一步包含在所述至少一个抗反射涂层、所述纳米结构和所述凹槽层之上提供至少一个保护层。
24.根据权利要求22所述的方法，其进一步包含在所述至少一个抗反射涂层、所述纳米结构和所述凹槽层之下提供至少一个保护层。
25.根据权利要求22所述的方法，其进一步包含构成至少一个具有一第一折射率的所述凹槽层，和具有一不等于所述第一折射率的第二折射率的所述纳米结构中的所述相应一个。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述构成包含至少部分地构成所述空气凹槽层中的所述至少一个。
27.根据权利要求22所述的方法，其进一步包含将每一个所述纳米结构定向于与所述纳米结构中的另一个平行。
28.根据权利要求22所述的方法，其进一步包含通过至少一个蚀刻终止层将所述至少两个纳米结构中的至少一个与所述基板分离。
29.根据权利要求22所述的方法，其进一步包含通过从由至少一个间隔层、至少一个缓冲层和至少一个蚀刻终止层组成的群组中选出的至少一个将一第一所述纳米结构与一第二所述纳米结构分离。
30.根据权利要求22所述的方法，其进一步包含将所述纳米结构中的每一纳米结构构成为高度在从约50nm到约250nm的范围内。
31.根据权利要求22所述的方法，其进一步包含将所述纳米结构中的每一纳米结构构成为宽度在约30nm的范围内。
32.根据权利要求22所述的方法，其进一步包含将所述纳米结构构成为一接受角高达约+/-20°。
33.一种辐射控制器，其包含用于将至少一个抗反射涂层通信地耦合到一个基板的构件；用于将至少两个纳米结构通信地耦合到至少一个抗反射涂层中的至少一层的构件，其中所述至少两个纳米结构中的至少一个由复数个纳米结构组成，所述复数个纳米结构中的每一个纳米结构具有从约50nm到约250nm范围内的高度和在约30nm范围内的宽度；用于向所述至少两个纳米结构中的相应一个间隔地提供至少两个凹槽层的构件；用于将所述至少两个凹槽层与所述至少两个纳米结构耦合以提供波长在从约250nm到小于约微波波长的范围内的一个通过波长的构件；和用于允许检查具有一个在从约250nm到小于约微波波长范围内的波长，而且具有一个与所述至少两个凹槽层成直角的电场的辐射的构件。
34.根据权利要求33所述的控制器，其进一步包含用于构成至少一个具有一个第一折射率的所述凹槽层，和具有一个不等于所述第一折射率的第二折射率的所述纳米结构中的所述相应一个。
35.根据权利要求34所述的控制器，其中用于构成的所述构件包含用于至少部分地构成所述至少一个所述空气凹槽层的构件。
36.根据权利要求33所述的控制器，其进一步包含用于将每一个所述纳米结构定向为平行于所述纳米结构中的另一个的构件。
37.根据权利要求33所述的控制器，其进一步包含用于通过至少一个蚀刻终止层将所述至少两个纳米结构中的至少一个与所述基板分离的构件。
38.根据权利要求33所述的控制器，其进一步包含用于通过从由至少一个间隔层、至少一个缓冲层和至少一个蚀刻终止层组成的群中选出的至少一个来将一个第一所述纳米结构与一个第二所述纳米结构分离的构件。
39.一种单块光学装置，其包含光学辐射；一个光学辐射处理器，其包含一个基板；至少一个通信地耦合到所述基板的抗反射涂层；至少两个通信地耦合到所述至少一个抗反射涂层的纳米结构，其中所述至少两个纳米结构中的至少一个包含复数个纳米结构，每一个纳米结构具有在约30nm范围内的宽度；和至少两个凹槽层，其中所述至少两个凹槽层中的每一个与所述至少两个纳米结构中的相应一个间隔；其中所述凹槽层中的每一个与所述纳米结构的所述相应一个之间的一个通信耦合偏振所述辐射，其中所述辐射具有一个在从约250nm到小于约微波波长的范围中的波长。
全文摘要
本发明揭示一种辐射偏振器、控制器和一种辐射偏振和光束控制的方法。所述辐射偏振器(10)包括一个基板(14)；通信地耦合到所述基板的至少一个抗反射涂层(32)；通信地耦合到所述至少一个抗反射涂层的至少两个纳米结构(22)；和至少两个凹槽层(20)，其中所述至少两个凹槽层中的每一个与所述至少两个纳米结构中的相应一个间隔。所述方法可以包括以下步骤将至少一个抗反射涂层通信地耦合到一个基板；将所述至少两个纳米结构通信地耦合到所述至少一个抗反射涂层中的至少一个；向所述至少两个纳米结构中的相应一个间隔地提供至少两个凹槽层；将所述至少两个凹槽层与所述至少两个纳米结构耦合以提供在从约250nm到小于约微波波长的范围内的通过波长；和通过允许辐射穿过所述至少两个凹槽层与所述至少两个纳米结构的耦合来允许检查具有在约250nm到小于约微波的范围内的波长并且具有与所述至少两个凹槽层成直角的电场的辐射。
文档编号G02B5/18GK1682132SQ03822134
公开日2005年10月12日 申请日期2003年8月20日 优先权日2002年8月21日
发明者王健, 邓学工, 格列格·布隆德尔, 埃利·陈 申请人:纳诺普托公司