莊松林 王 琦 朱亦鳴 耿 滔 張大偉⑤

①中國工程院院士，②博士，③⑤教授，④副教授，教育部光學(xué)儀器與系統(tǒng)工程研究中心；上海市現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)重點實驗室；上海理工大學(xué)光電信息與計算機(jī)工程學(xué)院，上海200093＊ 上海市重點學(xué)科項目第三期項目（S30502）；上海市超精密光學(xué)加工與檢測服務(wù)平臺建設(shè)（11DZ2290301）

亞波長微納光學(xué)的前沿研究（二）＊

莊松林①王 琦②朱亦鳴③耿 滔④張大偉⑤

①中國工程院院士，②博士，③⑤教授，④副教授，教育部光學(xué)儀器與系統(tǒng)工程研究中心；上海市現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)重點實驗室；上海理工大學(xué)光電信息與計算機(jī)工程學(xué)院，上海200093
＊ 上海市重點學(xué)科項目第三期項目（S30502）；上海市超精密光學(xué)加工與檢測服務(wù)平臺建設(shè)（11DZ2290301）

亞波長器件 導(dǎo)模共振 太赫茲濾波器

結(jié)合薄膜光學(xué)、導(dǎo)波光學(xué)和衍射光學(xué)制備的亞波長微納結(jié)構(gòu)器件，具備制作新型功能光學(xué)元件的潛力，是當(dāng)今光學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注的研究熱點。筆者介紹了亞波長導(dǎo)模共振結(jié)構(gòu)應(yīng)用于可調(diào)諧濾波器、彩色圖像再現(xiàn)，及其周期性孔陣列結(jié)構(gòu)制備的可調(diào)諧濾波器。這些研究展示了微納米尺度的光學(xué)結(jié)構(gòu)不同于宏觀尺度的新特征，及其在新技術(shù)的廣闊前景和科技創(chuàng)新中的重要作用。

1 概述

微納光學(xué)是指微納米尺度下的光學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)光學(xué)器件的特征尺寸達(dá)到微納米量級時，會出現(xiàn)很多宏觀條件下沒有的新現(xiàn)象。利用微納結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性，可以設(shè)計新型的光學(xué)器件和系統(tǒng)裝置，但微納光學(xué)材料和結(jié)構(gòu)制備技術(shù)一直是微納光學(xué)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。針對微納光學(xué)結(jié)構(gòu)向微小尺寸、高精度發(fā)展的趨勢，本文簡要介紹我們研究小組在亞波長結(jié)構(gòu)的導(dǎo)模共振器件和太赫茲濾波器方面研究的相關(guān)進(jìn)展。通過對微結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以實現(xiàn)具有新功能的光學(xué)元件及其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。

2 亞波長導(dǎo)模共振結(jié)構(gòu)的研究

亞波長導(dǎo)模共振濾波器（GMRF）自R.Magnusson于1992年提出以來，就一直是光學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的熱點。導(dǎo)模共振濾光片的極窄帶寬、極高的反射和簡單結(jié)構(gòu)等優(yōu)良特性使其在激光高反系統(tǒng)［1］、集成光學(xué)系統(tǒng)［2］、偏振系統(tǒng)［3－4］、光開關(guān)［5］、光調(diào)制器［6］、防 偽標(biāo)簽［7］，以及光學(xué)生物傳感器［8］等方面有著非常重要的應(yīng)用價值。

國內(nèi)外很多研究者對導(dǎo)模共振濾波器進(jìn)行研究，Thurman等［9］結(jié)合薄膜設(shè)計理論，給出了GMRF設(shè)計中控制光譜曲線的方法；Ding等［10］提出了運用雙共振效應(yīng)來設(shè)計帶通透射濾波器；Wang等［11］提出了通過改變光柵槽深和波導(dǎo)層厚度等參數(shù)設(shè)計多通道GMRF的方法；Liu等［12］在鍍有HfO2的石英玻璃襯底上制作浮雕型光柵得到高反射的雙層GMRF，在波長為860 nm時反射峰值達(dá)到98%；Gale等［13］制作的濾波器在可見波段、TE偏振處得到95%的共振峰值；Priambodo等［14］通過濕法和干法蝕刻，得到了帶寬是1.2 nm，峰值衍射效率是93%的GMRF；Dobbs等［15］進(jìn)行了漸變波長共振濾波器光子晶體的制備研究，提供了一種共振峰波長連續(xù)漸變器件的設(shè)計思想。國內(nèi)外研究者對導(dǎo)模共振濾波器的研究提出各種理論模型，為設(shè)計出高性能的共振濾波器提供了理論基礎(chǔ)。課題組針對導(dǎo)模共振器件的特性和應(yīng)用開展如下方面的研究。

2.1 基于電控聚合物分散液晶（PDLC）的可調(diào)諧導(dǎo)模共振濾波器［16］

由于導(dǎo)模共振濾波器對元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的高度靈敏性，許多研究者通過結(jié)構(gòu)參數(shù)（如入射角等）的改變來設(shè)計和制備可調(diào)諧窄帶寬濾波器［17－19］。本課題組結(jié)合電控聚合物分散液晶（PDLC）的折射率特性和GMRF的共振特性，理論分析PDLC折射率對導(dǎo)模共振效應(yīng)的影響，運用耦合波理論設(shè)計了基于PDLC的可調(diào)諧GMRF，通過電控PDLC折射率實現(xiàn)對共振波長的調(diào)諧。

圖1為基于PDLC的GMRF結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)構(gòu)中下極板的ITO層不僅用作電極層，還起著波導(dǎo)層的作用。圖2為所制備的可調(diào)諧濾波器GMRF在PDLC不同外加電壓下引起的不同折射率的反射光譜曲線。聚合物分散液晶層的折射率隨著外加電場的增大而減小，這使得導(dǎo)模共振濾波器的共振峰值也向長波方向移動，而且光譜特性曲線并無顯著變化。大的折射率的調(diào)制深度可以得到大的可調(diào)諧波長范圍。本課題組所設(shè)計的PDLC折射率調(diào)諧GMRF結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了共振波長從672.4 nm 到698.4 nm 的變化，可調(diào)諧波長最大范圍達(dá)到26 nm。

圖1 基于PDLC的導(dǎo)模共振濾波器結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 施加不同電壓時引起電控飽和性聚合物分散液晶材料折射率的變化所對應(yīng)的導(dǎo)模共振濾波器的不同反射光譜曲線

2.2 導(dǎo)模共振濾波器制備中的刻蝕誤差及調(diào)整方法［20］

光柵結(jié)構(gòu)層之上的薄膜層對亞波長導(dǎo)模共振濾波器的光譜有著十分重要的調(diào)控作用。Dobbs等［21］提出了通過改變光柵結(jié)構(gòu)之上覆蓋的TiO2膜層的厚度，來設(shè)計和制備共振峰波長漸變的導(dǎo)模共振濾波器。Block等［22］利用同樣的原理，制備了基于導(dǎo)模共振濾波器的光學(xué)生物傳感器，將被檢測的分子置于光柵結(jié)構(gòu)之上作為薄膜層，分子濃度的變化引起共振峰波長的變化，監(jiān)測共振峰波長的變化，就可以得到分子濃度的變化信息。那么，光柵結(jié)構(gòu)層之下的薄膜層對亞波長導(dǎo)模共振濾波器的光譜是不是也有同樣的調(diào)控作用呢？課題組針對這一問題，對導(dǎo)模共振濾光器件制備過程中，由刻蝕誤差導(dǎo)致的薄膜層厚度變化引起導(dǎo)模共振濾波器的光譜變化進(jìn)行了研究，首次提出導(dǎo)模共振濾波器過蝕刻制備誤差的鍍膜修正理論，在理論上實現(xiàn)了對蝕刻12 nm的濾波器漂移的共振反射峰的調(diào)整，提高了器件制作的成品率。

課題組發(fā)現(xiàn)光柵槽深的變化量和共振波長的偏移量之間的關(guān)系是近似線性關(guān)系。圖3給出了不同光柵槽深所對應(yīng)的共振波長光譜曲線。過刻蝕現(xiàn)象導(dǎo)致的光柵槽深越深，共振波長向短波長方向偏移量越大，而且在此變化過程中，導(dǎo)模共振濾波器的旁帶、線型以及帶寬并沒有發(fā)生明顯的變化。這說明光柵結(jié)構(gòu)之下薄膜層對亞波長導(dǎo)模共振濾波器的光譜的調(diào)控作用器件制備具有重要的意義。這不僅可以很好地補(bǔ)償離子束刻蝕過程中由于對光柵層的過刻蝕誤差而造成的共振波長的漂移，降低導(dǎo)模共振濾波器對蝕刻過程中的精度要求，從而降低制備難度，提高器件制備的成品率；而且可以降低所設(shè)計的光柵槽深的過深導(dǎo)模共振濾波器的制備難度。因為在實際制備中，如果光柵槽過深，則給下一步的離子束蝕刻工藝帶來極大困難，這種情況下，就可以通過調(diào)整光柵層下的薄膜層厚度來達(dá)到不改變?yōu)V波器的光學(xué)特性的前提下減少光柵層槽深的目的，從而降低亞波長導(dǎo)模共振濾波器的制備難度。

圖3 不同光柵槽深對應(yīng)的共振峰值

2.3 無油墨印刷技術(shù)［23］

圖像是人們表達(dá)信息的一種重要手段，通過印刷技術(shù)或者微納制造技術(shù)制作的圖像可具有彩色、立體以及光變效果，可以廣泛應(yīng)用于廣告、產(chǎn)品包裝、室內(nèi)外裝飾等領(lǐng)域。由結(jié)構(gòu)引起的顏色效應(yīng)很早就引起科學(xué)家們的關(guān)注，其中以對昆蟲翅膀的研究最典型。Ghiradella等［24］在掃描電子顯微鏡下觀察蝴蝶和飛蛾的翅膀，闡明翅膀的顏色是光與其精細(xì)的周期性結(jié)構(gòu)陣列的相互作用而產(chǎn)生的。文獻(xiàn)［25］從多層膜結(jié)構(gòu)的角度闡述了自然光下蝴蝶翅膀產(chǎn)生明亮彩虹色是光照射這些薄膜結(jié)構(gòu)時干涉、散射以及衍射共同作用的結(jié)果，并對不同的入射角度下的這種顏色效應(yīng)進(jìn)行研究。文獻(xiàn)［26］中利用樹狀的周期性光柵結(jié)構(gòu)來模擬蝴蝶翅膀的微納結(jié)構(gòu)，提出一種通過衍射效率來計算顏色的方法，用該方法計算的理論結(jié)果與實驗得到很好的吻合，這為研究微納結(jié)構(gòu)的顏色效應(yīng)提供了理論依據(jù)。近年來，越來越多的研究人員通過各種技術(shù)手段在實驗室制作人工的微納結(jié)構(gòu)來研究這種顏色效應(yīng)。文獻(xiàn)［27］中利用飛秒激光脈沖刻蝕金屬鋁，使得鋁在未經(jīng)任何鍍膜的情況下便呈現(xiàn)出豐富多彩的顏色。文獻(xiàn)［28］報道了利用超快激光脈沖在不銹鋼基片上刻蝕不同方位角的光柵陣列制作出一幅彩色圖像。Lochbihler首次提出利用光柵再現(xiàn)彩色圖像的概念［29－30］，利用四種不同槽深的基元金屬光柵的組合來再現(xiàn)顏色，但由于結(jié)構(gòu)的局限性，存在著顏色大量缺失的問題。

針對上述的不足，在設(shè)計方面如何能增加顏色的種類？如何提高單色光的純度？在工藝方面，如何降低制備難度？為此，課題組提出一種利用導(dǎo)模共振光柵陣列實現(xiàn)彩色圖像再現(xiàn)的方法，希望利用導(dǎo)模共振光柵極好的濾光特性，從自然光中濾出高衍射效率、窄帶寬的單色光，從而提高顏色的純度。因此，若能設(shè)計出從自然光中精確分離出紅、綠、藍(lán)三種顏色的基元導(dǎo)模光柵結(jié)構(gòu)，通過它們的組合便能產(chǎn)生特定的顏色，進(jìn)而再現(xiàn)出整幅彩色圖像。此外，采用導(dǎo)模共振光柵陣列可以大大增加可再現(xiàn)圖像的顏色種類，使得到的圖像色彩豐富、逼真；而且與文獻(xiàn)［29］提出的調(diào)制光柵槽深的方法不同，課題組利用改變導(dǎo)模共振光柵的周期來調(diào)整對紅、綠、藍(lán)三色光的波長的調(diào)諧，這在實際的加工中會更容易實現(xiàn)。利用激光直寫技術(shù)進(jìn)行逐“點”曝光來形成所需的光柵陣列，從而降低制備難度。由共振特性可知，共振峰波長隨著光柵周期的增大而增大，且旁帶幾乎沒有發(fā)生變化，這就使得我們完全有可能只通過改變光柵周期就可得到能從自然光中分離出紅、綠、藍(lán)三基色的三種基元光柵結(jié)構(gòu)。

圖4從上到下給出用于產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三基色的三種GMR光柵結(jié)構(gòu)TE偏振光入射的零級反射效率曲線，每個子圖中的色塊代表計算出來的與反射效率曲線相對應(yīng)的顏色。

圖4 TE偏振入射時三種GMR基元光柵零級反射曲線及對應(yīng)的顏色

圖5 GMR基元光柵顏色的計算值在CIE1931色品圖中的位置圖（圓點線表示計算機(jī)實際顯示顏色，實線表示TE偏振光的照射下顯示的顏色，點劃線表示自然光照射下顯示的顏色）

圖5為CIE1931色品圖，圖中所有顏色都是由其色品坐標(biāo)x和y決定的。圖中，實線三角形的三個頂點分別對應(yīng)于三種GMR基元光柵在TE偏振光入射下所呈現(xiàn)的顏色。根據(jù)顏色的相加原理，三角形內(nèi)部的所有顏色都可以通過頂點處顏色不同比例的混合而得到?？紤]到計算機(jī)實際只能顯示圓點三角形內(nèi)部的顏色，我們可以看出，在TE偏振光的照射下，我們幾乎可以得到所有的顏色。圖5同時給出了對應(yīng)于光柵在非偏振的日光（TE偏振與TM偏振的平均值）照射下的顏色三角形，用點劃線表示。顯而易見，由于上述TM偏振光入射下較差的結(jié)果，導(dǎo)致很多顏色還不能被表示出來，因此，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計上我們還要繼續(xù)不斷地進(jìn)行探索。

為了確定采用GMR光柵陣列對彩色圖像進(jìn)行再現(xiàn)的效果，我們選擇梵高的一幅色彩豐富的作品（圖6（a））進(jìn)行模擬。仿真中，原圖中的每一個像素都被分為很多的子像素，每個子像素代表之前設(shè)計的三種光柵結(jié)構(gòu)中的一種。這樣，原像素顏色的色度及飽和度便由三種光柵數(shù)目的比例來決定。為了區(qū)分不同的亮度，我們引入了黑色的子像素，實際制作中它代表該處沒有任何光柵結(jié)構(gòu)。

圖6（b）給出了模擬TE入射情況下整塊光柵呈現(xiàn)圖像的計算結(jié)果。各子圖旁的小圖表示的是同一個像素位置的局部放大圖?？梢钥闯?，原圖的一個像素被8×8個子像素代替了，每個子像素都只是“紅”“綠”“藍(lán)”“黑”中的一種，為了使得最終的圖像均勻性更好，這些子像素均是隨機(jī)排列的。從圖6（b）可以看出，采用我們的方法可以清晰地再現(xiàn)出原圖的細(xì)節(jié)，但由于三種基元光柵的反射曲線的旁帶在長波方向均有一定的突起，使得它們呈現(xiàn)的顏色與標(biāo)準(zhǔn)三基色產(chǎn)生偏離，各基色中均帶有部分紅色分量，從而導(dǎo)致整幅圖像的色彩有點偏紅。這些存在的問題還需要通過我們對結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化來解決。

圖6 （a）原彩色圖像和（b）組合成的彩色圖像

課題組利用導(dǎo)模共振光柵的結(jié)構(gòu)簡單、高衍射效率和窄帶的性質(zhì)，提出通過不同的導(dǎo)模共振光柵微結(jié)構(gòu)可將光分解成所需要的紅、綠、藍(lán)三基色來充當(dāng)三基色，對這些微結(jié)構(gòu)進(jìn)行排列分布處理以此表現(xiàn)彩色圖像，改變了用油墨實現(xiàn)圖像的色彩的概念。采用微納光學(xué)機(jī)構(gòu)的印刷材料，用微納光柵結(jié)構(gòu)代替化學(xué)油墨，完全脫離傳統(tǒng)的油墨印刷形式，在印刷、真跡保存、光顯示等行業(yè)具有巨大的潛在應(yīng)用價值。

3 THz濾波片

太赫茲無線通信傳輸速度可達(dá)10 GB／s（1 B／s＝1字節(jié)／秒），同時具有極高的方向性以及較強(qiáng)的云霧穿透能力，這就使得太赫茲系統(tǒng)可以以極高的帶寬進(jìn)行高保密通信。而且與可見光、紅外和微波相比，通過太赫茲濾波器濾出的較窄波束，方向性好，能實現(xiàn)外差接收，因此可以用于定點保密通信或?qū)掝l帶、大容量通信系統(tǒng)，是將來無線傳輸大容量多媒體信息的潛在手段。太赫茲濾波器在太赫茲無線通信中具有重要的應(yīng)用。到目前為止，人們嘗試了很多種方法去研制太赫茲濾波器［31－32］，但都存在造價高昂、結(jié)構(gòu)容易損壞、電磁波難以調(diào)控等缺點。利用周期性金屬結(jié)構(gòu)的超強(qiáng)透射現(xiàn)象實現(xiàn)濾波效應(yīng)具有帶寬窄、插入損耗低、微加工工藝簡單等優(yōu)點。自從1998年Ebbesen等［33］在Nature上發(fā)表了在金屬薄膜上制作亞波長納米孔陣列可以實現(xiàn)特定波長的光波選擇性透射之后，該現(xiàn)象引起了廣泛關(guān)注和重視［34－35］，研究人員在此基礎(chǔ)上開展了各類工作［36－43］。

課題組對太赫茲頻段周期結(jié)構(gòu)濾波器進(jìn)行了深入的研究，尤其是周期性孔陣列和圓環(huán)型牛眼結(jié)構(gòu)兩種周期微結(jié)構(gòu)的太赫茲濾波器的特性。

3.1 不同周期數(shù)的孔陣列結(jié)構(gòu)對太赫茲透射譜的影響

實驗樣品通過微機(jī)械加工制作所得。金屬孔陣列制作在t＝0.25 mm厚的鋁板上，孔直徑d＝0.7 mm，周期s＝1.13 mm，如圖7（a）和7（b）所示。在100 mm×100 mm的鋁板上制作了5 000多個孔，并且在邊緣都留有空白，如圖7（c）。

圖7 （a）金屬孔陣列示意圖；（b）鋁板金屬孔陣列掃描電鏡圖；（c）實際樣品圖

從圖8（a）可以看到，樣品信號同參考信號相比在時間上沒有延遲，太赫茲脈沖以極短的時間穿過制作了孔陣列的金屬板，這為濾波器件運用到實際通訊設(shè)備提供了方便。從圖8（b）可以看到，樣品信號在0.26 THz處有一峰值，具有十分明顯的濾波效果。用樣品信號與參考信號進(jìn)行對比，可以得到樣品在0.26 THz處的透射率達(dá)到95%。

圖8 （a）實驗參考時域信號和樣品時域信號；（b）實驗參考頻域信號和樣品頻域信號

產(chǎn)生此超常透射的原因是因為表面等離子體的存在。當(dāng)太赫茲波照射在樣品上時，頻率小于0.26 THz的太赫茲波，由于波長大于圓孔尺寸而被反射；頻率大于0.26 THz的太赫茲波，一部分由于波長小于圓孔直徑而直接通過圓孔穿透過去，另一部分因為照射到無孔的表面而被反射。只有在0.26 THz附近的太赫茲波，由于波長與圓孔直徑匹配，從而使得其能量被束縛在金屬圓孔陣列表面，形成沿著金屬表面?zhèn)鞑サ谋砻娴入x子體，再加上前后表面的共振耦合，使得這個樣品的透射率很高，達(dá)到95%。

3.2 不同周期數(shù)的牛眼結(jié)構(gòu)對太赫茲透射譜的影響

實驗所用牛眼結(jié)構(gòu)樣品是由微機(jī)械加工方法制得。樣品材料是鋁，因為在太赫茲波段鋁近似為理想導(dǎo)體（perfect electric conductor，PEC），它本身是不能被激發(fā)形成表面等離子波的，但是表面做一些特殊的微結(jié)構(gòu)，則可以形成偽表面等離子波，形成的偽表面等離子波可以產(chǎn)生透射增強(qiáng)效應(yīng)。

圖9（a）是牛眼結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖，圖9（b）和9（c）均為掃 描 電 子 顯 微 鏡 （scanning electron microscope，SEM）所拍攝。

圖9 （a）牛眼結(jié)構(gòu)示意圖，鋁板厚度t為0.25 mm，牛眼結(jié)構(gòu)的中心孔直徑g為0.3 mm，凹槽的周期p為0.6 mm，凹槽的寬度l為0.3 mm，凹槽的深度h為0.06 mm；（b）小樣品牛眼結(jié)構(gòu)，6 mm×6 mm 的鋁板上制作5個圓環(huán)凹槽；（c）大樣品牛眼結(jié)構(gòu)，40 mm×40 mm的鋁板上制作15個圓環(huán)凹槽，并在結(jié)構(gòu)邊緣留空

太赫茲時域參考信號和大小尺寸樣品信號及其相對應(yīng)的頻域信號如圖10所示。圖10（a）和10（c）分別是時域參考信號、小樣品和大樣品時域信號。可以看出，無論是小樣品還是大樣品，信號與參考信號相比都有明顯的延時，說明信號打在樣品上，不能直接穿過樣品，而是以形成偽表面等離子波的形式傳播，因此造成延時。樣品時域、頻域信號的衰減則是由于樣品結(jié)構(gòu)的表面不是很光滑，有些毛刺，會產(chǎn)生散射吸收，另外由于金屬本身會反射部分太赫茲波造成。圖10（b）和10（d）分別是頻域參考信號、小樣品和大樣品頻域信號?？梢钥闯觯瑓⒖夹盘枏?.1 THz到2.7 THz，無論是小樣品還是大樣品，主峰都在0.53 THz左右，且1 THz以上高頻信號基本都被濾除。大樣品比小樣品主峰更高、更窄。小樣品在0.53 THz位置透過率可以達(dá)到50%，而大樣品在0.53 THz位置透過率可以達(dá)到70%。

以上實驗結(jié)果表明，基于鋁板上的二維三角晶格圓孔陣列及圓環(huán)形牛眼結(jié)構(gòu)，我們可制備出中心波長在0.26 THz和0.52 THz，帶寬約為0.3 THz，效率達(dá)到90%以上的太赫茲濾波器。它具有低成本、攜帶方便、結(jié)構(gòu)牢固等特點。

圖10 （a）時域參考信號（紅）和小樣品信號（綠）；（b）頻域參考信號（紅）和小樣品信號（綠）；（c）時域參考信號（紅）和大樣品信號（藍(lán)）；（d）頻域參考信號（紅）和大樣品信號（藍(lán)）

4 小結(jié)

課題組針對微納光學(xué)結(jié)構(gòu)向微小尺寸、高精度發(fā)展的趨勢，利用亞波長的導(dǎo)模共振器件，創(chuàng)新地提出窄帶可調(diào)諧導(dǎo)模共振濾波器并實現(xiàn)再現(xiàn)彩色圖像，改變傳統(tǒng)的用彩色油墨實現(xiàn)圖像色彩的概念。同時，還利用亞波長的周期性結(jié)構(gòu)實現(xiàn)太赫茲濾波器的制備。微納光學(xué)是下一代光存儲、光顯示、光刻技術(shù)、光通信，以及太陽能等應(yīng)用領(lǐng)域所必須解決的關(guān)鍵核心技術(shù)。

（2012年3月26日收到）

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Research on Subwavelength Micro-nano Optics（II）

ZHUANG Song-lin①， WANG Qi②，ZHU Yiming③，GENG Tao④，ZHANG Da-wei⑤
①CAEMember，②Ph.D.，③⑤Professor，④AssociateProfessor，EngineeringResearchCenterofOpticalInstrumentandSystem，Ministry ofEducation；ShanghaiKeyLabofModernOpticalSystem；Schoolof Optical-ElectricalandComputerEngineering，UniversityofShanghaifor ScienceandTechnology，Shanghai200093，China

Subwavelength micro-nano structure devices combined with thin film optics，guided-wave optics and diffractive optics had the potential to produce new functional optical components.It became one of the most popular fields in the current scientific research and industrial development.This paper describes the characteristics of subwavelength guided-mode resonant structure and the applications of tunable filter，colored image reproduction.Moreover，the design and fabrication processing of the terahertz filter are also presented with periodic microstructure.All of the results showed the new features of the micro and nano-scale optical structure are different from the macroscopic scale.Micro-nano optical devices played an important role in new technology and presented broad prospects of science and technology.

sub-wavelength device，guided-mode resonance，tera-hertz filter

10.3969／j.issn.0253-9608.2012.06.001

（編輯：沈美芳）