[發明專利]一種基于電流體動力噴印的微球諧振腔制造方法

有效

• 申請號: 201710900923.6
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107632346B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 陳沁楠;孫道恒;吳德志;梅學翠;陳小軍;方可
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種基于電流體動力噴印的微球諧振腔制造方法，涉及光學微腔。將氣管連接氣泵，給金屬儲料管中提供熔體聚合物原料；在金屬微通道的噴嘴處形成懸滴；將加熱器與金屬儲料管緊密貼合，通過溫度控制器調節金屬儲料管中熔體聚合物原料的溫度，再將熔體聚合物原料中加入添加劑，打開高壓電源開關，調節電極板電壓到?600V，懸滴由于電場力作用噴射到收集板上，將金屬微通道的噴嘴與高壓電源接地端聯接，電極板與高壓電源負壓端聯接，當高壓電源輸出規定電壓時，金屬微通道的噴嘴處液滴以熔體聚合物射流的形式噴印至收集板上，形成與收集板具有一定接觸角的微液滴，降溫固化后得固相的微球諧振腔。

技術領域

本發明涉及光學微腔，尤其是涉及一種基于電流體動力噴印的微球諧振腔制造方法。

背景技術

光學微腔是一種尺寸在微米或亞微米量級的光學諧振腔，它利用在折射率不連續界面上的反射、散射或衍射等效應，將光限制在一個很小的區域?；诨匾舯谀Ｊ?ModeGallery Whispering,WGM)的光學微腔是目前研究的熱點，按照形狀主要分為微球腔、微盤腔、微環腔和微芯環腔等。微球諧振腔具有超高的腔品質因子(大于10⁹)、豐富的回音壁模式、極小的模體積等特點，近年來在低閾值微球激光器、高靈敏度光學傳感、非線性光學、腔量子電動力學及量子光學等研究領域引起了廣泛關注(Wang P,Ding M,Lee T,and etal.,Packaged chalcogenide microsphere resonator with high Q-factor,AppliedPhysics Letters,102(13):131110(2013))。

制作微球諧振腔的方法主要有以下幾種，一是采用傳統光刻與刻蝕方法制作固相微球腔，這種方法工藝復雜；二是玻璃粉料漂浮高溫熔融法，即將玻璃粉末高溫霧化，利用熔體的表面張力使其成為玻璃微球，該方法制備效率極高，但所制備的微球腔尺寸較小(60～160μm)，并且需要進行微球的固定才能用于實驗；三是采用CO₂激光器燒蝕石英光纖末端制作微球腔，這種方法制作微球腔時一般需要實時監視成球過程，并且微球腔尺寸受到光纖尺寸的限制。近年來還出現了諸如強磁場冷凝法、超快脈沖激光加工法、玻璃液旋轉法、模壓法和伽馬射線輻照法等制造方法(Yang Z,Wu Y,Zhang X,and et al.,LowTemperature Fabrication of Chalcogenide Microsphere Resonators for ThermalSensing,IEEE Photonics Technology Letters,29(1):66-69(2017).)，但包括上述三種主要制造方法在內，當前微球腔制造方法大都無法有效控制微球腔尺寸，并且設備復雜、成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供簡單、低成本，能高效地制作出尺寸大范圍可控的一種基于電流體動力噴印的微球諧振腔制造方法。

本發明包括以下步驟：

1)將氣管連接氣泵，給金屬儲料管中提供熔體聚合物原料；

2)在金屬微通道的噴嘴處形成懸滴；

3)將加熱器與金屬儲料管緊密貼合，通過溫度控制器調節金屬儲料管中熔體聚合物原料的溫度，再將熔體聚合物原料中加入添加劑，調節溫度至250±10℃并保持30min，調節氣泵壓強到0.1MPa，使得金屬微通道的噴嘴處形成穩定的小流量的熔體聚合物溶液，打開高壓電源開關，調節電極板電壓到-600V，懸滴由于電場力作用噴射到收集板上，將金屬微通道的噴嘴與高壓電源接地端聯接，電極板與高壓電源負壓端聯接，當高壓電源輸出規定電壓時，金屬微通道的噴嘴處液滴以熔體聚合物射流的形式噴印至收集板上，形成與收集板具有一定接觸角的微液滴，降溫固化后得固相的微球諧振腔。