[发明专利]用于光学相控阵的高效率和大口径光栅天线及其制备方法

权利要求书

1.一种用于光学相控阵的高效率和大口径光栅天线，其特征在于：沿z轴方向自下而上包括：衬底层、介质层和波导层，所述波导层包括用于将光能量向上辐射到自由空间的二维纳米孔状光栅结构。

2.根据权利要求1所述的用于光学相控阵的高效率和大口径光栅天线，其特征在于：所述二维纳米孔状光栅结构具有x方向和y方向的周期和占空比，所述纳米孔的最大特征尺寸为亚波长大小。

3.根据权利要求2所述的用于光学相控阵的高效率和大口径光栅天线，其特征在于：所述波导层的表面设有保护层，所述保护层的折射率小于波导层的折射率。

4.根据权利要求2所述的用于光学相控阵的高效率和大口径光栅天线，其特征在于：所述波导层的宽度小于所述衬底层、介质层的宽度。

5.根据权利要求4所述的用于光学相控阵的高效率和大口径光栅天线，其特征在于：所述纳米孔的深度为40nm~90nm，所述波导层为矩形波导层。

6.根据权利要求5所述的用于光学相控阵的高效率和大口径光栅天线，其特征在于：所述波导层的厚度为340nm，所述介质层的厚度为2~3μm，所述光栅x方向的周期为1.05μm~1.2μm，y方向周期0.4μm~0.65μm，所述光栅x方向的占空比为0.75~0.9，所述光栅y方向的占空比为0.9~0.5。

7.根据权利要求1~6任意一项所述的用于光学相控阵的高效率和大口径光栅天线，其特征在于：所述波导层的厚度方向为z轴方向，所述波导层的宽度方向y轴方向，光传播方向为x轴方向；所述二维纳米孔状光栅结构中的孔为矩形或菱形；

所述衬底层的材料为硅，所述介质层的材料为二氧化硅；所述波导层的材料为硅。

8.一种如权利要求1~7任意一项所述的用于光学相控阵的高效率和大口径光栅天线的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤S1，提供一个位于底部的衬底层，以及位于衬底层上方的介质层；

步骤S2，在介质层的表面上，形成具有二维纳米孔状光栅结构的波导层；

在波导层的水平和垂直方向上刻蚀纳米孔阵列，形成二维纳米孔状光栅结构。

9.根据权利要求8所述的用于光学相控阵的高效率和大口径光栅天线的制备方法，其特征在于，步骤S2包括：

步骤S21，在介质层的表面上，通过刻蚀形成波导层；

步骤S22，对波导层的顶部刻蚀二维的纳米孔阵列，形成二维纳米孔状光栅结构，所述纳米孔的刻蚀深度为40nm~90nm。

10.根据权利要求9所述的用于光学相控阵的高效率和大口径光栅天线的制备方法，其特征在于：步骤S21中，通过刻蚀形成矩形形状的波导层；所述波导层的刻蚀深度为340nm。