[发明专利]一种纳米尺度超分辨光学聚焦器件的制作方法

权利要求书

1.一种纳米尺度超分辨光学聚焦器件的制作方法，其特征在于包括下列步骤：

步骤S1：选择入射光的工作波长λ，根据其波长选择能透光的基底的材料；在表面蒸镀金属膜，入射光垂直于金属膜的上表面入射；取垂直穿过金属膜的中心的轴为z轴，设z轴与金属膜的上表面相交位置为坐标原点，在金属膜的上表面取过原点的某方向为x轴方向，确定x轴正方向及y轴方向；

步骤S2：根据工作波长λ选择金属薄膜与介质薄膜的材料，设计菲涅尔各级波带半径；

步骤S3：选择凹槽环带的位置即内环半径，其要使凹槽激发的表面等离子体波能够与菲涅尔波带透过的光耦合；

步骤S4：调制凹槽环带的宽度与深度，用以达到不同聚焦强度的焦斑；

步骤S5：选择凹槽环带的排列方向，用于对入射光的偏振态有着不同的响应；

步骤S6：根据上述设计得到的奇数级或者偶数级菲涅尔波带位置及宽度，凹槽位置及宽度，获得包含奇数或偶数级菲涅尔波带环形条缝和凹槽的金属掩膜；

步骤S7：在金属掩膜后表面交替蒸镀纳米厚度的金属和介质多层膜结构以支持超衍射传输达到超分辨效果，沉积多层膜的总厚度为设定的超衍射聚焦结构透镜的焦距；

步骤S8：在多层膜结构后蒸镀一层纳米厚度的光刻胶及一层反射金属层，获得纳米尺度超分辨光学聚焦器件。

2.根据权利要求1所述纳米尺度超分辨光学聚焦器件的制作方法，其特征在于：步骤S1中的基底材料为能透光的石英或二氧化硅。

3.根据权利要求1所述纳米尺度超分辨光学聚焦器件的制作方法，其特征在于：步骤S1中所述工作波长的偏振模式由金属掩膜上凹槽的排列方式所决定，凹槽的排列方式为单向排列，则为垂直于排列方向的线偏振光，凹槽的排列方式为环形排列，则为圆偏振光。

4.根据权利要求1所述纳米尺度超分辨光学聚焦器件的制作方法，其特征在于：步骤S1中的金属膜的厚度为五十纳米到一百多纳米，金属膜是能够激发表面等离子体的金属金、银、铜、铬等材料中的一种。

5.根据权利要求1所述纳米尺度超分辨光学聚焦器件的制作方法，其特征在于：步骤S2中的金属薄膜是银、铜和金材料中的一种，介质薄膜是三氧化二铝、二氧化硅或碳化硅材料中的一种。

6.根据权利要求1所述纳米尺度超分辨光学聚焦器件的制作方法，其特征在于：步骤S3中的凹槽环带的内半径与菲涅尔各级环带的半径有关，要使得凹槽激发的表面等离子体波能够与菲涅尔环带条缝透射的光耦合，通过调制凹槽环带的内半径即与菲涅尔环带条缝间的位置，用于得到不同强度的聚焦焦斑。

7.根据权利要求1所述纳米尺度超分辨光学聚焦器件，其特征在于：步骤S4中的凹槽环带的宽度为几十纳米到几百纳米。

8.根据权利要求1所述纳米尺度超分辨光学聚焦器件的制作方法，其特征在于：步骤S4中的凹槽环带的深度最大不超过金属掩膜的厚度。

9.根据权利要求1所述纳米尺度超分辨光学聚焦器件的制作方法，其特征在于：步骤S5中凹槽环带的排列方式为单向排列，单向排列是在横向排布或纵向排布，所述横向排布是用于对磁场横向偏振光入射的聚焦有增强效果，纵向排布是用于对磁场纵向偏振光入射的聚焦有增强效果。