微纳光学 PPT
微纳光学资料
• 微纳光学元件的性能表征：发展新的测量方法、提高测量精度等
• 微纳光学的应用领域：拓展新的应用领域、提高应用水平等
技术挑战的解决方案
• 发展新的制备技术：电子束曝光技术、纳米压印技术等
• 发展新的性能表征方法：光谱仪法、原子力显微镜法等
• 拓展新的应用领域：生物医学、量子信息等领域
DOCS
• 投影式电子束曝光技术
电子束曝光技术在微纳光学元件制备中的应用
• 制作高分辨率的微纳光学元件图形结构
• 控制微纳光学元件的尺寸和形状
纳米压印技术在微纳光学元件制备中的应用
纳米压印技术在微纳光学元件制备中的应用
• 制作微纳光学元件的图形结构
• 控制微纳光学元件的尺寸和形状
纳米压印技术简介
• 利用模具在聚合物材料上进行压印的过程
• 广泛应用于微纳光学元件的制备
纳米压印技术的分类
• 热压印技术
• 光压印技术
03
微纳光学元件的性能表征
微纳光学元件的传输特性及其测量方法
微纳光学元件的传输特性
传输特性的测量方法
• 透射率、反射率、折射率等
• 分光光度计法
• 影响微纳光学元件的性能和应用
• 激光干涉法
• 光谱仪法
微纳光学元件的光学性能及其测量方法
微纳光学元件的光学性能
微纳光学加工及应用
微纳光学加工及应用
孙奇
一、微纳光学结构
光是一种电磁波，是由同相相互垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动而形成的，其传播方向垂直于电场与磁场所构成的平面，电磁波能有效的传递能量和动量[1]。从低频到高频，电磁波可以分为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X射线和γ射线等，人眼可见波长在380nm至780nm之间，如图1所示。
(a)
(b)
图1. (a) 电磁波传播方式(b) 电磁波按频率分段图（图片来自网络）传统光学只研究可见光与物质的相互作用，而现代光学已扩展到对全波段电磁波的研究。随着微加工技术的日臻成熟，电磁波在微纳结构中的传播，散射和吸收等性质开始逐渐被人们研究。1987年，Yabnolovich和John首次提出了光子晶体的概念[2, 3]；1998年，Ebbesen等人发现在打了周期性亚波长纳米空洞的厚金属膜上存在着超强的光投射峰，这一发现激起了对金属周期结构中表面等离激元的研究热潮[4]。从1987年至今，各领域对光学微纳结构的研究一直在迅猛发展。
1.1光子晶体
从固体物理的概念中可以得知，当电子在周期性的势场中运动时，由于电子受到周期性势场的布拉格散射的作用形成了电子的能带结构，同时电子的能带与能带之间在一定的晶格条件下将存在带隙。在带隙能量范围内的电子其传播是被禁止的。运动的电子实际上也是一种物质波。无论何种波动形式，只要其受到相应周期性的调制，都将有类似于电子的能带结构同样也都可能出现禁止相应频率传播的带隙。
微纳光学结构技术是指通过在材料中引入微纳光学结构，实现新型光学功能器件。1987年，Yabnolovitch和John在讨论如何抑制原子的自发辐射和光子局域的问题时，把电子的能带概念拓展到光学中，提出了光子晶体的概念。光子晶体就是规律性的三维微结构，其周期远小于波长，形成光子禁带，通过引入局部缺陷，控制光的传播与分束。同样的，固体物理晶格中的许多概念都可以类似的运用到光
微纳光电子系统_第二章微纳光电器件简介
套刻误差的影响
菲涅耳透镜存在δ 对准误差
存在套刻误差的微透镜
在横向误差（包括线宽误差和对准误 差）和深度误差中，以对准误差的影响 最大 衍射效率随对准误差衰减速度很快。
25
2010-9-5
离子束刻蚀
反应离子刻蚀
集成技术
PtSi红外CCD: 256× 256元, 528× 528元
- 单元尺寸: 40 m × 40m, 30 m × 30 m;
400 200 0 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
薄 80 膜 电 阻 60 （ k 40 Ω ）
20 0 30 35 40 45 50 55 60
氧分压 (%)
屏栅电流（mA）
薄膜方块电阻与氧分压关系曲线
薄膜电阻与屏栅电流关系曲线
氧化钒薄膜电阻温度曲线测试
反应离子束溅射
1# TCR=-3.1%K
硅 3.4
400μm 4μm 1 8 2π 1.67μm 1.96
硅 3.4
400μm 4μm 1 8 1.7 π 1.42μm 2.35
硅 3.4
400μm 4μm 1 8 0.95π 0.798μm 2.35
石英 1.47
400μm 0.5μm 1 8 2π 1.06μm 4.5
性能测试
衍射效率
130.0 120.0 110.0 100.0 90.0 80.0 70.0 *<64.8癋 *>230.0癋 220.0 200.0 180.0 160.0 140.0 120.0 100.0 80.0 60.0 *<59.0癋
微纳光学 PPT
微纳光探测材 料及器件
微纳光探测器件用于实现光信号的转换 和检测，是光电信息系统的关键环节和技 术，主要包括光敏电阻、电二极管、光电 池等器件。光敏电阻的主要材料包括微纳 尺度的金属硫化物、硒化物和碲化物等。 光电二极管的主要材料包括微纳尺度的硒、 硅、锗等。光电池的材料主要包括微纳尺 度的单晶硅、非晶硅、化合物、多晶硅等。
微纳光学具有广泛的应用前景。例如，光学超分辨技术、纳 米结构的光学制造、快速相变材料以及利用表面等离子体等纳米 光学技术等。在光通信、激光武器、大气污染检测等多种应用场 合，微纳米光学技术中都将发挥重要作用。借助纳米制造技术， 可以制造出一系列新型的光学元件，例如：偏振分光器件等。因 此，微纳光学器件在光存储、光显示、光通信等多个领域也具有 重要的应用前景。
微纳光波导材 料及器件
微纳光纤是微纳光波导材料的典型代表。 按照材料划分，微纳光纤可分为玻璃光纤 （包括石英系玻璃光纤光纤、卤化物玻璃光 纤及硫系玻璃光纤）、塑料光纤、晶体光纤 等。
纳光纤器件包括光纤无源器件（分为光纤 连接器、光纤耦合器、光隔离器、光波分复 用器和解复用器、光开关、光衰减器、光纤 光栅、光纤滤波器等）、光纤激光器、光纤 放大器等。
光学步进器是一种图像缩小系统， 相干成像系统。
光学步进器
微纳光学结构制备方法
电子束纳米光刻技术
纳米压印光刻术
利用高聚焦电子束对电子敏
微纳ppt
pe 3 10 T
12 23
1 2 H NKT
e
式中σ金属薄膜表面张力，N是阿佛加德罗常数，△Hv是蒸发 焓。
淀积速率
质量蒸发速率的表达式
RME
M pe 2 kT
如果所装材料全部熔化，通常可假定，对流和热传导将保 持整个坩锅内材料的温度近似为恒定。若同时假定坩锅开 口有恒定面积A，则有 M RML pe A 2 kT
如果要蒸发难熔金属，常常没有合用的电阻加热元件。一 种可以达到中等材料温度的方法是应用电感加热坩锅。
但是坩锅本身材料的玷污仍是一个严重问题。可以用只加热材料 而冷却坩锅的方法来避免这种影响，常用方法是电子束蒸发。
多组分薄膜
溅射简介
溅射是微电了制造中，不用蒸发而进行金属膜淀积的主要 替代方法。第一次发现溅射现象是在1852年，世纪20年
第12章
物理淀积：蒸发和溅射
学院：华北光电技术研究所 学生：张天华 学号：2520110003
LOGO
第一部分：蒸发淀积
一台简单的扩散泵蒸发台
升华和蒸发
当样品温度升高，材料会经历典型的固相，液相到气相的 变化。任何温度下，材料上都存在蒸气，平衡蒸气压为Pe 。样品温度低于熔化温度时，产生蒸气的过程称为升华； 样品熔化时，称为蒸发。 当材料是液相时，蒸气压由下式给出
微纳光学：什么是微纳光学？
微纳光学：什么是微纳光学？
一、简介
微纳光学是光学科学的一个重要领域，它主要研究微小尺寸下光的传输、操控
和应用。微纳光学所研究的对象可以是纳米级别的光学元件，例如纳米结构、量子点等等，也可以是微型光学器件，例如光纤、波导等等。在微纳光学领域，人们利用微纳结构的光学性能制造出高分辨率的显微镜、高效率的光学存储器、高灵敏度的光电传感器等等，这些器件在生物医学、信息技术、光纤通信等领域都有广泛应用。
二、微纳光学的原理
微纳光学的研究主要基于光的波粒二象性、光的相干性和传输特性，可以利用
微纳结构改变光的传播方向、波长和极化状态，从而实现光的操控和运输。微纳光学的基本原理包括以下几个方面：
1. 纳米结构对光的精细调控
纳米结构的制备与设计是实现微纳光学的重要手段，纳米结构可以精细控制光
的位置、波长、方向和偏振方向等。特别地，一些新型纳米结构，例如表面等离子体共振结构、光子晶体和金属纳米结构等，具有极强的电磁场增强效应，可以将光场增强至数千倍，实现微纳光学的超强场强效应。
2. 光的波动性
微纳光学中的光学元件尺寸和光波长相当，因此光的波动性将会表现出一些奇
特的现象。例如，在金属纳米结构中，光的电磁场在纳米结构表面受到局部增强，这种电磁场效应称为表面等离子体共振（SPR）。当入射光的波长和特定的纳米结
构大小匹配时，SPR现象会被激发出来，产生局部的强电磁场，增强光与物质的相互作用，这为生物医学、光化学等领域应用提供了新思路。
3. 光的相干性和相位
光的相干性和相位是微纳光学中实现光的干涉、衍射和成像的关键因素。例如，在建立光学存储器时，需要光的干涉效应和波导中的衍射现象来控制光的传输和处理。微纳光学器件的制造和优化需要对这些基本光学现象的深入理解。
微纳光学元件
微纳光学元件
微纳光学元件是指在微纳米尺度下制备的光学元件，其物理尺寸与波长相当或小于波长。由于微纳米尺度下的光学元件具有精细的结构和独特的光学性能，因此它们在纳米光学、纳米电子学、生物医学、光子学和量子信息等领域都有着广泛的应用。本文将介绍微纳光学元件的种类、制备方法和应用领域。
1.微型透镜
微型透镜是一种具有微观尺度的透镜。在微型透镜中，光线沿着一个由两个球形凸面镜构成的小光学系统进行聚焦。微型透镜可以用于大规模的太阳能电池板、荧光探针和微小的成像器件中。
2.表面等离子体共振元件
表面等离子体共振元件（SPR）是由金属和介电质组成的结构，在金属表面激发出介电质与金属相互作用而形成的等离子体振荡。SPR可以用于生物传感和化学传感器，便携式光谱仪和科学研究中。
3.纳米图案化二维材料
纳米图案化二维材料是通过纳米图案化技术在二维材料表面形成的纳米图案阵列。这些阵列可以用于各种应用，如有机太阳能电池、晶体管和量子点发光二极管等。
4.纳米光阀门
纳米光阀门可以在纳米尺度下控制光的传输。这种阀门利用有机材料在受激电荷转移时的光响应和半导体的光学和电学特性制成。纳米光阀门可以用于光开关和光电子学器件中。
5.量子点
量子点是一种极小的材料，其长度为纳米级别。由于量子点的尺寸非常小，因此它们的行为在经典物理学和量子力学之间。量子点已被证明在计算机处理、太阳能电池板、生物传感和医学成像等领域中具有应用潜力。
1.电子束光刻
电子束光刻是一种制备微纳米结构的先进技术，利用电子束在光刻胶层和光学材料表面刻蚀微纳米结构。该技术相对于其他光刻技术具有更高的分辨率和更好的控制能力。
微纳光学的应用
微纳光学的应用
x
《微纳光学的应用》
一、绪论
微纳光学技术作为21世纪的先进技术，已经得到越来越多的关注。它的研究不仅引发了理论物理和实验研究的热烈关注，而且已经发展成为应用于光学、电子学和生物领域的新兴技术，为它们提供了各种新的基础技术和新的研究方法。
本文旨在讨论微纳光学技术的应用以及这种技术的发展趋势。首先，本文将介绍微纳光学技术，然后将重点介绍微纳光学技术在光学、电子学和生物领域的应用，最后将介绍这项技术的发展趋势。
二、微纳光学对应用的性能要求
微纳光学技术是通过缩小光学元件尺寸来改善光学性能，增强光学技术的可视化和控制能力。因此，针对不同的应用场合，要求微纳光学技术具有不同的性能。
首先，微纳光学技术要有很高的光学性能，包括高非球面度、高折射率和低抗变形度。其次，它要具有高精度、高质量、低成本的生产能力。此外，它还具有耐腐蚀、防静电和耐冲击等特性，以满足不同应用场合的要求。最后，它要具有良好的稳定性和增强的灵敏度，以提高技术系统的效率和功能。
三、微纳光学在光学系统中的应用
微纳光学技术可以提高光学系统的性能，从而实现更高的效率，
以及更广阔的光学应用。
1. 用于光学显微成像的微纳光学技术：
微纳光学技术可以改善显微成像系统的性能，可以实现更高的分辨率，更大的像元范围和更宽的测量范围，可以更加快速、准确地实现光学显微成像，实现更为精确的定量分析。
2. 用于光学传输的微纳光学技术：
利用微纳光学技术可以提高光学传输系统的效率，实现更高的光学信号传输速度，使传输数据量更大，更安全，更有效。
3. 用于光学处理的微纳光学技术：
第二章 微纳光学理论基础(1)
U ( x , y ,0 ) e
j 2 ( ux vy )
dxdy
称为z=0平面场的复角谱
瑞利-索末菲衍射分析
将波场按球面波展开。可由角谱表示法推出 或惠更斯原理推出
U ( x, y, z) z 2
U ( x , y , 0 )( jk
1
)
1
2
e
ikR
d x d y
波的传播
基尔霍夫衍射分析 波场角谱理论 瑞利-索末菲衍射理论
费涅耳——次波相干叠加原理
~ U (P)
e ~ ~ d U ( P ) K f ( 0 , )U 0 ( Q )
ikr
dS r
基尔霍夫衍射积分
j ~ U (P) 2 exp( jkr ) ~ U 0 ( Q )[cos( n , R ) cos( n , r )] dS r
k 0 n 2 H k 0 ( n1 n 2 ) h ( x , y )
曲面基底的衍射光学元件，可通过相位叠加来描述：
( x, y ) L D
k0 n1 n n 2R (x y ) D
2 2
相位压缩
* 相位分布中相位2π的整数倍可以被增加或减去，而不改变 对光波的调制作用。则相位可以压缩在0～ 2πm之间。
微纳衍射光学元件
微纳衍射光学元件
微纳衍射光学元件（Micro and Nano Diffraction Optical Elements）
引言：
微纳衍射光学元件是一种用于控制光传播和光场调制的微米和纳米级结构。这些元件基于衍射现象，通过精确设计和制造，可以实现对光的操控，具有广泛的应用前景。本文将介绍微纳衍射光学元件的基本原理、制备方法以及其在光学领域中的应用。
一、微纳衍射光学元件的原理
微纳衍射光学元件利用光的衍射现象来实现光的操控。当光通过微纳级的结构时，会发生衍射现象，即光波的传播方向和传播范围发生改变。通过精确设计微纳结构的形状和尺寸，可以实现对光波的操控，如调制光的相位、振幅、偏振等。常见的微纳结构包括光栅、光子晶体、衍射光阑等。
微纳衍射光学元件的制备涉及到纳米加工技术和光刻技术等多种方法。其中，常用的制备方法包括电子束光刻、离子束雕刻、光刻胶和等离子体刻蚀等。这些方法可以实现对微纳结构的精确控制和制备。同时，制备微纳衍射光学元件还需要考虑材料的选择、加工工艺的优化等因素。
三、微纳衍射光学元件的应用领域
微纳衍射光学元件在光学领域中有着广泛的应用。其中，最常见的应用是在光通信领域中。微纳光学元件可以用于光纤通信系统中的光波解复用、光谱分析等方面，提高光信号的传输效率和容量。此外，微纳衍射光学元件还可以应用于光学成像、光刻技术、光学传感等领域。例如，利用微纳衍射光学元件可以实现高分辨率的显微镜成像，提高成像的清晰度和分辨率。
四、微纳衍射光学元件的发展趋势
随着纳米加工技术和光刻技术的不断发展，微纳衍射光学元件的制备和应用将会得到进一步的提升。未来，微纳衍射光学元件将更加精确、高效地控制光的传播和光场调制。同时，微纳衍射光学元件还将与其他领域的技术相结合，如人工智能、生物医学等，实现更多的应用和创新。
光学中的微纳光学方程
光学中的微纳光学方程
光学是一门研究光的产生、传播、捕获和控制的科学。随着科
学技术的飞速发展，光学已经越来越重要，其在工业、医学、通
信等领域都具有广泛的应用。微纳光学是现代光学的一个分支，
它研究微观尺度下的光学现象和光学器件。在微观世界中，光学
方程的表达式也有了明显的变化，我们称之为微纳光学方程。
微纳光学方程是描述微观月形光学现象和器件的方程。微观世
界中，物体的尺寸比较小，光的波长也很短，因此光的行为会发
生很多微观规律。微纳光学方程主要用来解释和预测这些规律。
光的传播方程就是微纳光学方程的基础。在微观世界中，光波
会受到多种因素的影响，比如折射、反射、散射等。当光沿着细
长物体或光纤传播时，传播方程会发生明显的变化。微观尺度下
的光传播方程需要更为精细的描述。
微纳尺度下的光学现象是难以直接观测的，因此需要通过光学
模拟来探究。微纳光学方程的数值求解方法就是利用大量的物理
规律和计算模拟，来模拟微观尺度下的光学现象。这些方法通常
涉及到较高的计算难度和较复杂的算法。近年来，计算机硬件和
软件技术的发展，使得微纳光学方程求解的速度与效率不断提升。
微纳光学方程在实际应用中有着广泛的应用。比如，对于微纳尺度下的光电器件设计来说，通过微纳光学方程的计算模拟，可以更为准确地掌握器件性能，提高器件的效率和精度。此外，对于光学传感器的设计和加工，微纳光学方程也发挥着十分重要的作用。通过数值模拟计算，可以更好地了解各种微纳尺度的光学效应，以改进光学传感器的精度和鲁棒性。
总之，微纳光学方程是现代科学技术中重要的一部分。通过微纳光学方程的建立和计算模拟，我们可以更好地掌握光学现象和器件的性能及应用。未来，随着科学技术的不断发展和进步，微纳光学方程的应用也将越来越广泛，扮演着越来越重要的角色。
第二章 微纳光学理论基础
~ j ( x , y ) tp ( x, y) e
复折射率：
ˆ n( x, y, z ) n( x, y, z ) jk ( x, y, z )
ˆ jk0 n ( x , y , z ) dz ~ t ( x, y ) e
对于不透明区域和无吸收完全透明区域：
jk0 n ( x , y , z ) dz ~ tp ( x , y ) e
光栅方程模型
- 对衍射光学元件采用局部光栅近似，光栅矢量的大小和 方向由衍射光学元件的相位分布决定，一定方向的光线入 射到该点后由光栅方程得到出射方向。 平面衍射光学元件的光栅方程：
2 ( x, y ) k xi k x i kx i x x
第i级衍 射波矢量： k yi k y i 2 k y i ( x, y ) y y
瑞利-索末菲衍射分析
将波场按球面波展开。可由角谱表示法推出 或惠更斯原理推出
z U ( x, y , z ) 2
U ( x, y ,0)( jk
1 1 ikR ) e dxdy R R2
是标量领域的一个精确方法，但是在z=0时，存在一个 奇点。
基于标量理论的衍射光学设计
(n1 f1 n2 f 2 )1/ 2
2 2
1 2 n f f 1 2 2 1
硅基微纳光电子器件的研究PPT课件
北电网络的微机械可调谐VCSEL简图
3.典型MEMS 外腔可调谐激 光器的结构分
类
• 基于MEMS 技术的可调谐激光器大都是外腔激光器，目前，基
于MEMS 技术的外腔可调激光器结构已经提出了很多种结构， 而这些结构主要可以分为：镜面腔结构、F-P 腔结构、Littrow 结 构、Littman 结构。
只需要转动平面镜，且只需要很小的角度就可以实现大范围的调节。本结构 对光栅的要求较高，不同中心波长的激光器需要重新闪耀光栅，由此才能产 生较小的线宽，但是目前的低耦合效率问题仍然有待解决。
4.结语
• 通过以上分析，可以发现硅基微纳光电子器件的性能相对于硅基光电子元
件具有明显的优越性，利用MEMS 技术制作的可调谐激光器显示了独特优势， 体积小容易集成、可调范围宽，而且成本相对较低，所以对硅基微纳光电子
随着研究的深入，硅基光电子元件仍在不断发展进步，各种性能在不断
优化，随着硅基微纳光机电系统技术的不断发展，出现了硅基微纳光电子器
件，意味着性能方面又上了一个阶梯。
• 为了减少Ⅲ-Ⅴ族材料制作微纳光电子器件的成本，现阶段人们尝
试以硅作为纳米电子器件的材料,而且凭借硅在1.3~1.5μm 通信波段低 功耗的优势，已经成功生产出了大量的硅基微纳光电子器件。例如
芯片微纳制造技术PPT课件
▪ 具有保持复杂合
金原组分的能力
▪ 能够沉积难熔金
属；
▪ 能够在大尺寸硅片
上形成均匀薄膜；
▪ 可多腔集成，有清
除表面与氧化层能 力；
▪ 有良好台阶覆盖和
间隙填充能力 。
.
1. 薄膜技术
化学气相沉积CVD
通过化学气相反应形成薄膜的一种方法
.
1. 薄膜技术
化学气相沉积CVD
例：外延硅、多晶硅、非晶硅
.
1. 薄膜技术
化学气相沉积——AP-CVD
产量高、均匀性好，可 用于大尺寸硅片
主要用于沉积SiO2和掺 杂的SiO2 气体消耗高，需要经常 清洁反应腔
沉积膜通常台阶覆盖能 力差。
Canon APT 4800 APCVD tools
.
1. 薄膜技术
化学气相沉积——AP-CVD 连续加工的APCVD系统
.
1. 薄膜技术
化学气相沉积CVD TiN Ti
.
1. 薄膜技术
化学气相沉积CVD
适用范围广泛（绝缘膜、半导体膜等），是外延生长的基础
硅膜 外延硅、多晶硅、非晶硅
介质膜 氧化硅 氮化硅 氮氧化硅 磷硅玻璃PSG、BPSG
金属膜 W、Cu、Ti、TiN
.
1. 薄膜技术
化学气相沉积CVD
外延Si 介质膜：场氧化、栅氧化膜、USG、BPSG、
微光学课件
Peking University
不同类型的光栅
-18-
Peking University
-19-
Peking University
-20-
Peking University
光学研究和应用
微光学平台是微光机电系统技术
应用的一个典型例子，它主要用 于光学测量和实验。传统的光学 系统平台体积大，系统中的元件 是先分开制造然后组装而成，装 配量很大，成本很高。而微光学 平台，体积小，系统中的元件可 集成加工在单一芯片上，对准精 度高，可成批生产，成本低。这 些优点使微光学平台相对于传统 的光学系统有很大的优势。所以， 该方面的研究是微光机电系统研 究的最基本的一部分。研究包括 微衍射透镜（Fresnel, 多阶二元 微透镜）、微折射透镜、光束分 离器、光栅等。
-24-
Peking University
其它应用
1投影显示器
数字微镜装置可被用来作投影显 示器（DMD）。图示为美国TI公 司研制的DMD，它通过可以旋转 10的扭转镜来完成投影显示的。 微镜通过支撑柱和扭转梁悬于基 片上，每个微镜下都有驱动电极， 在下电极与微镜间加一定的电压， 静电力使微镜倾斜输入光被反射 至镜头、投影到屏幕上。未加电 压的微镜处的光线反射至镜头外。 这样，微镜使每点产生明暗，投 影出图象。
中都有广泛的应用。
什么是微纳光学？
什么是微纳光学？
微纳光学是利⽤微结构材料（micro-structure materials）作为光学元件的光学分⽀。
随着⽣长技术、精密加⼯技术的进步，其微结构的尺度已经下降的纳⽶量级，⽐如光学超晶格、级联量⼦阱等技术，微结构的尺⼨往往在⼏⼗、⼏百纳⽶量级，因此将包含微⽶、亚微⽶量级的精细结构的材料统称为微纳材料（micro / nano-structure），包含许许多多新的光学特性，这些“新”的光学规律是宏观上⽆法体现的。
近年来的表⾯等离基元、光学超晶格、集成光学、近场光学等进展，使得微纳光学在纳⽶尺度上有了更多的⽅向和应⽤，还有些负折射材料、突破衍射极限光学、光镊等等近年来最热门的研究，笼统地都属于微纳光学。
相关介绍：
⼈⼯微纳光学结构的设计、制作及应⽤：/2015/20150703565.html
(a)⼆元光学元件⽤于光束整形 (b)⼆元光学元件⽤于复杂曲⾯⼲涉检测
配备多⽅向深亚波长⾦属光栅偏振⽚的偏振成像系统及其偏振图像
光栅单元阵列及其光线追迹成像
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光学步进器是一种图像缩小系统， 相干成像系统。
光学步进器
微纳光学结构制备方法
电子束纳米光刻技术
纳米压印光刻术
利用高聚焦电子束对电子敏
利用模具并通过机械方法使
感抗腐蚀剂表面的确定性扫描， 得某种柔软或液态材料（即抗
使用各种正性和负性抗腐蚀剂 蚀剂）变为模具表面图形的固
作来自百度文库刻蚀模板。
态形式和复制阴模。
压模板（采用电子束直写制作） 压模板压印
压模板移走 图像转移完成
纳米压印光刻术
微纳光学结构制备方法
• 平面光子晶体
光子晶体（Photonic Crystal）可以控制光束传播， 并且能克服波导间的耦合增加， 以实现纳米级波导、路由与开 关
平面光子晶体制备方法
微纳光学器件应用及前 景
微纳光学技术与应用交流会
微纳发光材料主要采用微纳颗粒作为发 光基质，包括纯的及掺杂的微纳半导体发 光材料，稀土离子及过度金属离子掺杂的 纳米氧化物、硫化物、复合氧化物、及各 种微纳无机盐发光材料等。微纳发光材料 主要用于各种微纳发光器件如微纳发光二 极管或微纳激光器的设计及制备，它可以 实现宏观块体材料所不具备的发光性质。
性能。
微纳光学结构制备方法
微纳光学结构制备方法
微光学等离子体刻蚀加工技术
相位光栅掩模板的模拟光刻技术
利用灰度加工技术完成图形成形 和等离子刻蚀，再将图形轮廓转印 到基板中。
光束通过相位光栅掩模板，GCA步 进器，形成模拟光强轮廓，对光致 腐蚀剂正确曝光和显影。
灰度光刻术是，制造出一种光掩 模，使得透射通过该掩模的光辐射 强度随空间位置变化。
微纳光学不仅是光电子产业的重要发展方向之一，也是目前光学领域的前沿研究方向。 微纳光学的发展随着大规模集成电路工艺水平的进步而发展，光存储、光通信、光显示、 激光器和激光材料等多个光电子产业都进入了微纳米光学领域，并且影响到了整个光学及 其其他学科的进步。
主流的微纳光学研究方向
微纳发光材料 和器材
微纳光学具有广泛的应用前景。例如，光学超分辨技术、纳 米结构的光学制造、快速相变材料以及利用表面等离子体等纳米 光学技术等。在光通信、激光武器、大气污染检测等多种应用场 合，微纳米光学技术中都将发挥重要作用。借助纳米制造技术， 可以制造出一系列新型的光学元件，例如：偏振分光器件等。因 此，微纳光学器件在光存储、光显示、光通信等多个领域也具有 重要的应用前景。
微纳光波导材 料及器件
微纳光纤是微纳光波导材料的典型代表。 按照材料划分，微纳光纤可分为玻璃光纤 （包括石英系玻璃光纤光纤、卤化物玻璃光 纤及硫系玻璃光纤）、塑料光纤、晶体光纤 等。
纳光纤器件包括光纤无源器件（分为光纤 连接器、光纤耦合器、光隔离器、光波分复 用器和解复用器、光开关、光衰减器、光纤 光栅、光纤滤波器等）、光纤激光器、光纤 放大器等。
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微纳光学结构 器件
微纳光学结构技术是指通过在材料中引 入微纳光学结构，实现新型光学功能器件。 光子晶体就是规律性的三维微结构，其周 期远小于波长，形成光子禁带，通过引入 局部缺陷，控制光的传播与分束。
光栅可以看作是一维或者二维的光子晶 体，通过引入微纳结构可以实现新的光学
微纳光探测材 料及器件
微纳光探测器件用于实现光信号的转换 和检测，是光电信息系统的关键环节和技 术，主要包括光敏电阻、电二极管、光电 池等器件。光敏电阻的主要材料包括微纳 尺度的金属硫化物、硒化物和碲化物等。 光电二极管的主要材料包括微纳尺度的硒、 硅、锗等。光电池的材料主要包括微纳尺 度的单晶硅、非晶硅、化合物、多晶硅等。
微纳光学
报告内容
• 微纳光学概念与研究方向 • 微纳光学结构制备方法 • 微纳光学器件应用及前景
微纳光学概念与研究方 向
微纳光学
微纳光学主要指微纳米尺度的光学效应，以及利用微纳米尺度的光学效应开发出光学器 件、系统及装置。它所研究的是在微纳尺度下光电子的运动传输特性、光电子与物质的相 互作用规律、相关的操控及其应用技术等。通过它我们希望实现在微纳尺度上，光波的发 射、传播、变换和接收。