一种新型可调光栅的制作方法

光栅作为-种非常重要的光学元件，被广泛应用于集成光路、光通信、光学互连、光信息处理、光学测量等领域中。与普通光栅相比，可调光栅可以通过改变周期来选择不同波长的光或将某-波长的光偏转不同的角度，可广泛应用于微型光谱仪、扫描仪、光通信等领域中 J。

Park Jung kyu和 Chang Tien li等人利用飞秒激光刻写技术在聚甲基硅氧烷(PDMS)上烧蚀出微米级光栅的图形 。飞秒激光直写法、双光束干涉法可用来制作周期为几百纳米的光栅，但是制作出来的纳米光栅平直性不好 ，光路复杂，工艺过程不好控制。Li Yigui和 Yan Dong等人运用电子束光刻和聚焦离子束刻蚀的方法制造出纳米光收稿日期：2012-12-27基金项目：国家自然科学基金面上项目(61176115)栅，基底分别为 si和 SoI材料 。电子束光刻、X射线光刻都可以制作纳米级光栅，但所使用的设备昂贵、复杂、难以控制，而且其工艺方法难以制作出周期可调的光栅结构。

由美国麻省理工学院研制的可调谐光栅式光开关 ，通过静电梳齿驱动光栅改变其光栅常数可达到改变衍射光束方向的目的 ，2 J。Shih Weichuan等人利用薄膜压电驱动光栅 ，从而使得光栅常数改变 。运用静电力式和压电式来驱动可调光栅，所需要的模拟电压非常大，对设备的要求很高∩调光栅的制作需要用到刻蚀工艺 、电子束光刻工艺等复杂的工艺，制作周期较长，成本高。

本文提出了-种成本低 、周期短、工序简单、易于控制的制备可调光栅的方法，克服了传统制作方法所用设备昂传 感 器 与 微 系 统 第32卷3 测试与分析3.1 光栅常数与PDMS薄膜伸长量的关系PDMS是-种弹性材料，弹性模量为 360-870 kPa，泊松比为0.5。PDMS薄膜的原始尺寸为2.4 CITI X1.6 am，厚为1mm。

如图6为拉伸 PDMS薄膜时，光栅常数与 PDMS薄膜伸长量的关系。平移台的位移与薄膜原长的差就是 PDMS薄膜的伸长量。光栅常数与 PDMS薄膜伸长量的关系近似为线性：0-10 mnl之间，光栅常数基本不发生变化 ；10 mm以后，光栅常数开始发生显著的变化，且与PDMS薄膜的伸长量呈线性的关系；20 toni以后 ，光栅常数保持最小量不再变化；当拉伸到23mm以后，PDMS薄膜有断裂的迹象。

g粘毫米U 5 IU J5 20 2PDMS薄膜伸长量 /mm图6 光栅常数与 PDMS薄膜伸长量的关系图Fig 6 Relation graph of grating constant and PDMSfilm elongation volume3.2 光栅衍射图样的观察光栅的初始周期为8 m，栅线宽度为4 m，经过拉伸周期变为 5 m，有明显的衍射现象，图 7所示为它的衍射图样。

4 结 论本文提供了-种制作可调光栅的方法。首先利用紫外光刻的方法制造出光栅，再利用 PDMS优异的弹性，运用拉伸的方法实现光栅常数的可调谐，采用此种方法制作的可调光栅成本低、操作简单、制作周期短，可广泛应用于微型 t 0p t ； 、 j 0 t 光谱仪、扫描仪、光通讯等领域中。

图7 光栅常数为5tim的光栅衍射图样Fig 7 Difraction image of grating constant 5 pm