微納光纖直寫技術(shù)研究.pdf

1、本論文在國內(nèi)外首次提出了利用微納光纖進行微觸式直寫曝光的新技術(shù)。實驗結(jié)果表明，微納光纖直寫的分辨率可達350nm，如果是在不充分曝光的情況下，線寬則可達100nm，小于曝光波長(442nm)的四分之一。
　　 直接寫入技術(shù)是無掩模的表面微納結(jié)構(gòu)制造方法。目前，開發(fā)分辨率更高、工藝更簡單、性價比更高的直寫新技術(shù)是亟待解決的問題。微納光纖具有極強的光場約束、低的傳輸損耗、高比例的倏逝場分量、場增強作用等特點，近年來在科研領(lǐng)域引起了廣

2、泛關(guān)注，而它的這些特點對直寫曝光都是非常有利的。首先，極強的光場約束有利于提高曝光分辨率；其次，低傳輸損耗和場增強作用保證了曝光的光能量；第三，高比例的倏逝場分量可以很容易地被禍合到光刻膠層中．基于這些特點，本論文提出了一種利用微納光纖進行直寫曝光的新技術(shù)，微納光纖通過微接觸將光能量導(dǎo)入到光刻膠層中，這就類似于一個裝滿墨水的鋼筆在紙上寫字。本文提到的直寫用微納光纖與傳統(tǒng)的微納光纖是有區(qū)別的，傳統(tǒng)微納光纖一般被用來制作諸如光纖光柵、Mac

3、h-Zehnder干涉儀、濾波器、環(huán)形諧振腔、結(jié)形激光器等微納光子器件，它們都是利用了微納光纖的波導(dǎo)特性，而直寫用微納光纖是一種截斷式的微納光纖，它利用了微納光纖輸出端的點光源特性。另外，直寫用微納光纖與傳統(tǒng)的用來做傳感、濾波、光鑷等的光纖探針也是不同的，直寫用微納光纖的錐角非常小，它的直徑是逐漸過渡到亞微米量級的。
　　 本論文詳細展示了這一利用微納光纖點光源特性和微接觸模式的直接寫入新技術(shù)。首先，我們展示了微納光纖的傳播特性

4、和端面光場特性，并利用時域有限差分(FDTD)方法分析了微納光纖直寫模型的光場分布。其次，我們詳細說明了微納光纖直寫的實驗系統(tǒng)、工藝方法和操作步驟。接著，我們計算了微納光纖直寫的曝光模型，展示和分析了實際的直寫實驗結(jié)果。實驗結(jié)果表明微納光纖直寫技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢：分辨率高、寫入范圍大、工藝簡單以及線寬可控，另外，通過改變線條的寫入方向還可以制作出結(jié)構(gòu)復(fù)雜的圖形。最后，我們還提出將表面等離子體技術(shù)引入到微納光纖直寫中的新方法，模擬分析表明