王超素，江孝伟，2*

(1.衢州职业技术学院 信息工程学院，衢州 324000；2.北京工业大学 光电子技术教育部重点实验室,北京 100124)

引 言

高折射率对比度光栅(high contrast grating,HCG)是一种单层亚波长光栅，其中光栅中高折射率材料完全被低折射率材料包围，包括顶部和底部的界面[1]。由于HCG存在较高的折射率差，所以其存在较宽的反射带宽，并因此逐渐被应用在垂直腔面发射激光器 (vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)中。TSUNEMI将具有高反射的HCG替代VCSEL上分布式布喇格反射镜(distributed Bragg reflector,DBR)实现了VCSEL单偏振激射[2]。除了可以利用HCG实现VCSEL单偏振激射外，还可以利用HCG实现VCSEL单横模激射和空间光束整形[3-5]。

随着对HCG的进一步研究可以发现，通过改变HCG的参量(周期、条宽、厚度等)可以实现对透射光束波前相位的控制，并通过适当的设计可以利用HCG实现透射/反射光束的聚焦和偏转[6-7]。如CARLETTI等人在绝缘体硅(silicon on isolator,SOI)晶片上制备了光束可偏转HCG，他们通过调节每个光栅条周期使整个HCG对1.55μm波长实现5.98°的透射光束偏转[8]；MA等人通过对HCG每一个光栅条参量的精细选择，在理论上不仅使HCG能够实现27.42°的偏转，同时还能够保持较高的透射率[9]；FANG等人基于SOI晶片设计并制备了圆环形反射光束聚焦HCG，经过测试可得该HCG可在10.87mm处产生焦点，并且聚焦效率可达80%[10]。因为HCG可对光束进行操控，这对于其将来在激光打印、雷达等当中具有广大的应用前景[11-12]。

从上述研究中可以发现，虽然目前有较多文献中利用HCG实现了对光束的偏转或者聚焦[6-10]，但是鲜有分析HCG参量和入射波长等对其偏转角或者焦距的影响，其实根据参考文献[8]中的理论公式可知，HCG的参量(低折射率材料折射率、HCG宽度等)和入射波长对光束偏转角度有显著的影响。……