热压印制备二维硫系玻璃光子晶体结构 - 硫系玻璃 | 宁波大学红外材料及器件实验室
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热压印制备二维硫系玻璃光子晶体结构
作者: irglass 时间: 2016-06-20 浏览:2,841 次

硫系玻璃由于具有宽的红外透过范围,极高的线性和非线性折射率高成为制备红外光子器件的理想材料。人们开发了多种制备硫系光子晶体的方法,包括激光全息光刻、飞秒激光直写、离子刻蚀等。然而光刻的方法获得的光子晶体的折射率调制度通常较小,无法实现完全光子带隙。刻蚀的方法则工艺复杂,价格昂贵。

基于硫系玻璃具有较低的玻璃转化温度和软化温度,本工作采用热压印的方法开展了硫系玻璃光子晶体结构的制备研究。玻璃基质材料为Ge20As20Se15Te45,其红外透过范围为1.5–23μm,玻璃转变温度和软化温度分别为203.8 °C 244.2 °C。压印模板为PDMS软模板,无需在玻璃材料上旋涂压印胶,采用直接无胶热压印的方法制备了微米尺度的硫系光栅结构,采用此方法制备硫系光子器件,无需任何光学和化学处理,不会引入污染或者材料成分的改变。本工作制备的光栅的周期为2μm,压印深度约500nm。经计算,该光栅结构在在3.6–5.0 μm7.0–11.7 μm存在明显的光学带隙,因此具有重要的应用价值。该工作发表在Optical Materials Express, 2016, 6(6): 1853-1860.

Fig. 1. Optical images of imprinted grating in Ge20As20Se15Te45 Chalcogenide glass: (a) magnified 2000 times and (b) magnified 4000 times.

Fig. 2. Calculated transmission spectrum at normal incidence