介质超表面-飞秒激光制造，光刻

相变介质超表面，实现了可编程的光学调控，在光电子领域展现出了巨大的应用潜力。然而，现有技术受制于大面积高均匀性高精度加工，以及单个调控超表面结构单元选择性相位。近日，北京理工大学Weina Han，姜澜院士Lan Jiang等在Advanced Materials上发文，提出了基于相位调制的飞秒激光非衍射光束光刻技术。

图1 用于介质超表面制造的飞称Fs-激光相位调制的非衍射光束phase modulated non-diffracting-beam lithography，PNDL。

图2 准贝塞尔Bessel无衍射光束制造稳定性。

通过叠加轴棱锥相位与闪耀光栅Blazed Grating相位，将飞秒激光整形为景深超过紧聚焦高斯光束10倍以上的准贝塞尔非衍射光束，从而减少加工过程中的重新聚焦需求，并抑制焦点漂移。

图3 相位调制非衍射光束PNDL方法的制造精度研究

图4 基于相位调制非衍射光束PNDL方法的Ge?Sb?Te?，GST超表面光刻。

动态光束偏转控制精度可达7纳米。随后通过化学处理由相变区域构成的体素超表面，实现无掩模光刻。 利用该技术制备出了结构特征尺寸为9纳米的可调谐锗锑碲Ge?Sb?Te?超表面，并进一步制造和调控了多功能可编程光子逻辑器件，展现出了高精度加工能力。

图5 具有双矩形GST超原子配置的超表面器件。

这一方法为有源超表面的制备与调控提供了新范式，有助于研发下一代光子器件。Femtosecond Laser Non-Diffracting-Beam Lithography via Phase Modulation for Dielectric Metasurface Fabrication 基于相位调制，飞秒激光非衍射光束光刻技术制备介质超表面。

参考文献： 中国光学期刊网

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