微纳光学结构及产业化路径研究

2018-02-16程显东

信息记录材料 2018年8期

程显东

（吉林省教育考试院吉林长春 130033）

1 微纳光学结构的理论框架

微纳光学结构是通过引入微纳光学技术实现多种光学器材不断完善和优化的重要技术类型。众所周知，光子晶体需要依据三维微结构支持其演化规律，其运行周期本身小于波长量值，并产生了光子禁带，因此存在局部缺陷，可以控制光的分束与传播。但在实际应用中，光子本身的晶体三维周期性结构也存在制造局限性，必须通过光栅调整一维空间或二维视角才能达到预期的应用效果。此时并不需要复杂的光子晶体学理论作为支撑，反而是光栅理论对于衍射行为的解释更为契合应用条件。那么光栅作为传统光学器材的主要核心应用原理，其制造与加工环节中必须酌情考量微纳光学结构，才能突破生产制造的技术障碍。在此过程中，传统镀膜技术在垂直方向上限制了光子晶体一维结构的演化机制。光学器材表面存在隐身结构，人工资负折射率材料或例子体光学理论的引入，对于支持微纳光学结构控制光的传播与衍射都具有重要的应用价值，也是实现光学器材原件本质性能的主要路径。因此，微纳光学结构的理论框架支持了光学器材领域的发展，但是也形成了关键技术的应用问题，对于新兴光电产业而言是最为关键的技术性突破口。

2 微纳光学技术的产业化路径解析

2.1 镭射包装的行业拓展路径

事微纳光学技术应用于包装领域，可以将产品设计的防伪性能提升到光学考察级别，针对微纳光学技术的进一步开发，能够催促该技术向产业融合方向逐步升级。尤其在消费升级的整体环境下，创设商品包装效果的不同视角，也是提供设计维度的全新方式。基于镭射包装本身对于微纳光学技术的需求，其产业化方向已经尤为突出。而且用激光全息、光刻工艺本身也可以增强微纳光学技术的产业融合效果，并最终支持精细化加工和亚微米级的极端加工制造业发展。因此，应用微纳光学技术设计商品包装模式的产业化路径，在结合了微纳光学技术之后，可以提供增亮扩散特性的包装效果，并提供全息图像的多维光感效果，支持光变色图案的合并应用，对于提高商品镭射包装的视觉效果具有重要意义，能够支持其产业发展与不断优化。。

2.2 公共安全防伪产业开发维度

激发新型光栅技术的变革是微纳光学技术所产生的主推力，尤其大规模集成电路的工艺技术逐步完善，对于光栅基本光学器材的发展也具有重要意义。传统的表面光栅刻画效果并无法达到真正的公共防伪需求，而微纳光学技术则可以通过机械刻画光栅的基本原理，增强光栅厚度，从而具备更为稳定的温度保持性。那么在实际应用中，将其作为辅助性防伪标准，则有助于提供公共安全防伪效果。据悉未来5年内，新增驾驶证和行驶证将以每年1800万本的速度急速上升，而驾驶证和行驶证防伪材料市场也将保持每年10%以上的增长速率。因此，将微纳光学技术应用于此类防伪行业中本身具备了较强的技术支撑力与市场消耗力，可以维系微纳光学技术在此产业中的可持续发展。

2.3 促进能源利用率的发展趋势

利用微纳光学器件，能够支持“节能减排”的应用效果。诸如光学表面本身具备的反射特征，能够为太阳能利用率创造有效环境，而半导体激光器的出光效率也会随之增加，进而为降低光能损耗提供优势。微纳光学技术在此方面的贡献将支持产业化发展的全新格局，同时对微纳米结构的波导效应产生了全新的产业化推动。能够为太阳能接受器件的应用效果创造可行性较高的技术支持。进而在能源利用方面达到预期的产业化升级与发展，主推光栅模式方法并从物理过程中提升光能利用率，为光学能源利用率及其产业化路径革新创造便利条件。同时高端光学场合的应用倾向也是能源发展的主要路径，而微纳光学技术此前在人民币等高端光学防伪的应用效果已经相当突出，微纳光学结构的色彩控制能力，以及批量生产的技术创造力，同样也是降低能源消耗的辅助力量。能够通过微纳光学技术的应用降低传统油墨印刷的能源消耗，真正达到预期的节能减排环保效益。

2.4 光学元器件的产业化发展

微纳光学技术对于新兴光电子产业的辅助性支持已经尤为突出，而作为光学元器件的技术指导力也被多方研究证实。微纳光学技术本身是光学领域的前沿方向，在诸多国际顶级学术研究领域对于微纳光学技术的光学器件发展具有高度评价。诸如负折射率材料、等离子体光学器件等，均需要以纳米尺度的技术进行制造，其中尤为关注反应离子刻蚀设备、聚焦电子束设备、以及光刻工艺等相关光学仪器设备的发展。因此借助纳米制造产业的逐步发展，也能够为光学元器件的产业化发展提供助推力，并激发光学元器件融入新型微纳光学技术的可能性。诸如偏振分光器件便是以微纳光学技术为核心的功能升级。因此，微纳光学器件在光显示、光存储、光通信等产业领域中的发展前景依然较高，是微纳光学技术的产业化路径的重要方向。