以激光干涉法得到的光刻胶图案为掩模, 采用湿法刻蚀和溶脱-剥离法制备了具有良好减反射特性的亚微米掺铝氧化锌(ZnO:Al, AZO)光栅。表面形貌特征和反射光谱测试结果表明, 湿法刻蚀较溶脱-剥离法得到的AZO光栅表面更为粗糙, 两者均方根粗糙度分别为25.4, 7.6 nm。在400～900 nm波段, 两种方法制备的周期和高度相同的光栅, 平均总反射率分别由AZO薄膜的12.5%下降到8.3%和10.2%。两者的平均镜面反射率分别为6.2%和6.6%, 平均漫反射率分别为2.1%和3.6%。湿法刻蚀得到的表面较为粗糙AZO光栅的漫反射明显减弱, 从而导致总的减反特性优于溶脱-剥离法得到的表面起伏相对较小的AZO光栅。

为了将平面金属膜紧密耦合到纳米光栅形成的表面等离子体共振传感器,以提高灵敏度,以及利用亚微米光栅调整共振反射波长,需要制备亚微米结构光栅。介绍了一种基于X光光刻的亚微米结构光栅的制造技术。该结构光栅是利用日本立命馆大学的同步辐射光源进行同步辐射光光刻,在有机玻璃(PMMA)板上直接得到亚微米光栅。用此纳米加工技术获得的光栅线宽为250 nm,周期为500 nm,深宽比为8的PMMA亚微米结构光栅。还优化了曝光近接间隔、曝光剂量和显影时间等同步辐射光刻参数。

提出了利用亚微米光栅制作导光板的方法,给出亚微米光栅型导光板的初始结构,用严格耦合波理论计算分析了在满足基底全反射条件的 45°入射角下红(700 nm)、绿(555 nm)、蓝(465 nm)三色光垂直出射的亚微米光栅(0.651μm、0.516μm、0.433μm)在槽深 0.05～0.9μm 之间变化时,透射衍射效率在 2%～43%之间变化.分析了亚微米光栅的作用,做出性能评价,并研究了特定范围入射角引起的衍射角变化.

现代亚微米光栅的应用通常要求栅脊侧壁陡直。通过比较两种配备不同离子源的刻蚀机的反应离子束刻蚀结果,认为影响亚微米光栅侧壁陡直度的一个重要因素是离子束发散角(束散角),且小束散角有利于获得陡直的光栅侧壁。国内应用最广泛的双栅考夫曼刻蚀机束散角较大(大于13°),致使用常规方法获得的熔石英光栅的侧壁倾角仅为77°。针对此刻蚀机,尝试了三种提高侧壁陡直度的方法：旋转倾斜刻蚀法、交替倾斜刻蚀法和二次金属掩模法,分别把侧壁倾角提高到86°、86°和82°。最后从掩模侧壁收缩速率和槽底部与顶部离子通量的差异对束散角对侧壁陡直度的影响给予解释,并说明了上述三种方法的工作机理。

用耦合波理论分析了亚微米光栅对光波场的衍射作用，给出了在TE和TM偏振入射条件下矩阵形式的耦合波方程，研究了光栅在TE偏振入射条件下可见光波段内的反射和透射零级衍射特性。亚微米光栅零级衍射效率是波长、偏振和入射角的函数，在不同照明、观察和光栅参数条件下，光栅零级衍射具有非常复杂的光谱结构，经过适当的优化光栅参数，零级衍射具有许多独特的衍射特性，在许多应用领域具有广泛的应用前景。