自由空間奈米光機電技術

Abstract

光學微加工(或稱為光學微機電)技術可將自由空間的光學元件(如透鏡，繞射元件等)整合在單一基板上，此項技術可被廣泛地應用在光資訊儲存、感測、顯示系統以及光電元件封裝等領域。與此同時，隨著先進製程技術的進步，微影時的線寬尺度已大幅縮減至次波長(或是奈米)範圍，當光波與次波長週期性結構產生交互作用時，會出現許多新奇的物理現象，因而許多研究群競相投入相關領域。此項計畫，乃特定結合表面微加工與次波長繞射光學，以新式的極化分光器為平台，研究並製作直立在基板表面的奈米光學結構。 此計畫利用MUMPS-like (MUMPS: Multi-User MEMS Processes)製程:雙層多晶矽結構、一層金屬薄膜、一層氮化矽薄膜及兩層二氧化矽犧牲層，設計並製作一次波長光柵極化偏光器，利用多晶矽做外框的支撐結構，以及電子束蝕刻製作次波長光學結構，並藉由微絞鏈技術與殘留應力抬升臂的設計，將犧牲層蝕刻後的奈米光學結構(光柵)能以90度直立在基板上。除此之外，設計不同的入射介質條件與光柵參數，此三維自由空間次波長光柵具有改變入射光的極化方向，進而達到不同的極化功能。此項技術未來可以更進一步與光纖或是其他光學元件整合以達到更複雜的系統。