[发明专利]一种基于空间光调制器制备光子晶体的方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于空间光调制器制备光子晶体的方法及装置，其中，所述方法包括：将预设相位灰度图加载于空间光调制器上，以对输入所述空间光调制器的光波进行相位调制；将经过相位调制的光波输入第一透镜，以使得通过所述第一透镜之后得到经过傅里叶变换的光信号；在所述第一透镜的频谱面上对所述经过傅里叶变换的光信号进行滤波；将滤除杂散光后的光信号输入第二透镜，将光信号聚焦为相干图样；其中，所述相干图样中光束点之间的距离与所述第一透镜的频谱面上的灰度值与像素值的比值是反比例关系。本申请提供的技术方案，能够制备大面积对比度较高的结构，同时还可以突破传统的硬件极限来控制结构的大小。

技术领域

本发明涉及光子晶体技术领域，特别涉及一种基于空间光调制器制备光子晶体的方法及装置。

背景技术

光子晶体的出现使得控制光子成为可能，因此光子晶体也被称为“光的半导体”或“未来半导体”。激光全息光刻是近年来在制备光子晶体热门的一个研究方向。1997年，V.Berger等人首次利用三光束相干产生的干涉图样照射聚合材料，制作了二维光子晶体，并提出了三维光子晶体的制作方案。2000年，牛津大学物理化学系Campbell等人利用四束光干涉的图样记录在SU8光刻胶中，并以此为模板填充TiO₂进行反转，得到了具有完全禁带的三维光子晶体，该方法造价低，简单易行，可以实现大面积光子晶体。这对全息光刻有巨大的推动作用。

全息技术发展至今，多光束的产生和汇聚一直都是较大的难题，在发展的过程中有利用多束激光直接叠加产生干涉图样，这种方法可以比较容易改变每一束光的参数，但是由于会利用到许多分束镜、反镜等光学元件，这就使得光路复杂且不稳定。为了解决这种问题，简化实验系统，2002年德国Yu.V.Miklyaev等人利用伞形光路，设计了一种特殊的棱镜使入射光线与中心光线的夹角达到了38.9°，制作出了真正的面心立方(fcc)光子晶体。2001年日本Toshiaki Kondo等人用衍射分束器(diffractive beam splitter)将光束分成九束，选取其中五束光进行干涉得到三维光子晶体。后续，L.Jun.Wu等人在利用单棱镜实验方面进行了深入研究。利用此种方法在制作样品时可以很好地进行一次曝光或者多次曝光，可以得到对比度较高的周期性结构。但是其制备光子晶体时还是比较繁琐，需要调整光路改变光束数，为了改变一些其他的参数还需要添加不同的玻片。另外一方面就是在制备带有缺陷的光子晶体时，比较难得到带有缺陷的光子晶体，这样会大大的加大工作的难度。

因此，现有技术中的上述方法在很大的程度上限制了制备光子晶体的多样性，同时其快捷性、稳定性有待提高。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种基于空间光调制器制备光子晶体的方法及装置。所述技术方案如下：

一方面，一种基于空间光调制器制备光子晶体的方法，所述方法包括：

将预设相位灰度图加载于空间光调制器上，以对输入所述空间光调制器的光波进行相位调制；

将经过相位调制的光波输入第一透镜，以使得通过所述第一透镜之后得到经过傅里叶变换的光信号；

在所述第一透镜的频谱面上对所述经过傅里叶变换的光信号进行滤波，以滤除杂散光；

将滤除杂散光后的光信号输入第二透镜，将光信号聚焦为相干图样；

所述相干图样中光束点之间的距离与所述第一透镜的频谱面上的灰度值与像素值的比值是反比例关系。

进一步地，在将预设相位灰度图加载于空间光调制器上之前，所述方法还包括：

通过氦镉激光器产生预设波长的光波，并将所述光波通过第一物镜之后输入前置透镜，以将所述预设波长的光波转换为单色平面波；

在将滤除杂散光后的光信号输入第二透镜之后，所述方法还包括：