基于深紫外光刻的双面制备双带红外亚波栅的生产化工艺

亚波栅（meta-optics）将介质表面应用于光学系统的应用正加速发展，由于其体积、重量和成本优势，以及能够实现传统折射光学器件超越的光学功能编程能力。将亚波栅从实验室引入实际应用的关键在于基于高度可重复性半导体工艺技术的可扩展制造方法。本文引入一种新型的双面亚波栅制造方法，通过深紫外光刻实现生产化制造，以实现高质量亚波栅。我们实现了对硅片双侧的图案化，工具精度下实现约 25 μm 的相互对准，无需通过片内对准标记，仅依赖晶圆卡槽。首个突破性应用示例为双带金属透镜，独立控制中波和长波红外波段的焦距。我们采用多光罩拼接技术实现直径 40 mm 的大面积金属透镜，显示出优异的宽带成像性能，在与 BaF$_2$ 折射透镜混合配置时部分抵消色散。我们的工作为红外亚波栅设计和双面亚波栅制造开辟了新方向，所采用的生产化技术可直接转化为面向实际应用的可扩展技术。