发明内容
[0005] 本发明提供了一种一维填充型介质光栅与介质多层膜的复合结构的设计。为了克服金属光栅对入射波吸收大的问题，这里采用介质膜光栅替代金属膜光栅；为了克服浮雕型光栅透射或反射性能的不足，这里采用填充型光栅替代浮雕型光栅，通过替换填充型光栅层的两种介质材料以及结构参数的优化调整，目的在于人为调节光栅层调制因子，进而用于提高或改善导模共振光栅的相关光学性能。
[0006] 针对现有实际制备填充型导模共振光栅/光子晶体复合结构的技术方法的缺乏，本发明还公开了一种实用有效而又先进的一维填充型介质光栅与介质多层膜的复合结构与器件的制备方法。
[0007] 本发明采用的具体技术方案如下：
[0008] 多层膜填充型复合介质纳米周期光栅结构，由介质光栅和与介质光栅相复合的一维周期性多层膜结构组成，介质光栅的占空比为1:1，其周期为100纳米～1微米；所述介质光栅的凹部空隙处沉积有与光栅折射率不同的介质材料，这种介质材料的厚度与介质光栅的高度相等；所述一维周期性多层膜结构由两种不同的介质材料交替组成。
[0009] 所述介质光栅的材料为二氧化硅或二氧化钛，介质光栅的凹部空隙处的介质材料为二氧化钛或者二氧化硅。
[0010] 进一步地，所述一维周期性多层膜结构的层数为17层，其奇数层介质材料为二氧化钛，厚度均为63纳米，偶数层介质材料为二氧化硅，厚度均为94纳米。
[0011] 本发明中所涉及的制备方法具体主要包括以下步骤：
[0012] （1）利用离子束辅助电子束蒸发镀膜的方法在高精度光洁石英衬底或硅衬底表面蒸镀由两种折射率不同的介质材料交替组成的一维周期性多层膜，其中，顶层介质膜的厚度与其他介质膜层的不同，顶层介质的材料与其下层介质相同或者不同；顶层之外的奇数层和偶数层介质膜的厚度分别相同，用石英振荡器监测与精密控制各膜层厚度；
[0013] （2）通过纳米压印技术，采用双层胶工艺方法，将压印模板上周期性纳米光栅图案转移到涂有压印胶的多层膜结构上并使其曝光固化；
[0014] （3）使用反应离子刻蚀工艺，刻蚀去除经压印后双层胶上层中的残余层，以及其下的下层压印胶层；
[0015] （4）以上述压印胶光栅作为掩模，选取适当的刻蚀工艺参数，利用反应离子刻蚀技术，刻蚀顶层介质膜层，直至刻蚀到顶层介质膜层底部，得到介质光栅结构；
[0016] （5）使用电子束蒸发镀膜方法，在上述光栅结构的凹部空隙处，蒸镀填充与介质光栅折射率不同的另一种介质材料，使得蒸镀厚度和顶层介质光栅的高度保持一致；
[0017] （6）通过举离工艺去胶，即得到多层膜填充型复合介质纳米周期光栅结构。
[0018] 本发明的有益效果是：用介质膜光栅替代金属膜光栅，减少散射损失，增加透过率或反射率；用填充型光栅替代浮雕型光栅，通过替换填充型光栅层的两种介质材料可以人为调节光栅层调制因子，从而获得比浮雕型光栅更好的光学性能。而且填充型光栅在设计上更为灵活，光栅层可以放在任意一层，或者制备两层光栅分别覆盖在多层膜的上下表面，等等，从而可以更换结构研究多层膜导模共振滤波器的性能。此外，提出了一种制备一维填充型导模共振光栅的可行方案，采用离子束辅助电子束镀膜的方法提高多层膜的表面平整度，纳米压印技术可以便捷而又大批量地获得纳米周期和厚度的光栅，采用反应离子刻蚀工艺可以准确控制刻蚀速率和刻蚀深度，并且侧向刻蚀很小得到很好的刻蚀形貌。这些工艺对参数要求比较敏感的导模共振滤波器的制备都是十分有利的。
