倏逝场照明的集成零模波导纳米孔芯片

摘要

为了降低零模波导照明系统的成本、缩小尺寸,设计并完成衍射光栅、光波导以及零模波导的片上集成,并对集成化芯片的微纳结构及性能进行验证。采用时域有限差分法对集成化芯片进行了仿真设计,基于微纳加工手段制备出片上衍射光栅、光波导以及零模波导阵列结构,对微观结构进行表征,并借助荧光微球对芯片的性能进行验证。通过荧光微球测试,制备的集成化芯片可以实现荧光微球的有效激发;通过微观结构表征,衍射光栅周期为(352.8±2.6)nm,齿宽为(155.3±2.4)nm,刻蚀深度为(67.8±3.5)nm;光波导芯层的宽度为(504.05±10.35)nm,高度为(184.9±8.9)nm;零模波导直径为(200.2±6.4)nm,深度为(301.3±7.6)nm,满足设计要求。芯片尺寸为22 mm×22 mm,最小线宽为155 nm,通过8个衍射光栅、约1000条光波导以及数十万个零模波导阵列结构的片上集成,为零模波导的照明提供了一种紧凑且有效的解决方案。