[發(fā)明專利]雙盤光學(xué)回音壁模式鈮酸鋰微腔及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710960370.3
• 申請(qǐng)日: 2017-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN107748402B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程亞;方致偉;盧濤;林錦添;汪旻;喬玲玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G02B5/00
• 分類號(hào): G02B5/00;G02F1/01
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種雙盤光學(xué)回音壁模式鈮酸鋰微腔的制備方法，該微腔自上而下依次是第一鈮酸鋰圓盤(1)、二氧化硅薄盤(2)、第二鈮酸鋰圓盤(3)、二氧化硅支柱(4)和鈮酸鋰基底(5)，所述的第一鈮酸鋰圓盤(1)和第二鈮酸鋰圓盤(3)的厚度在100nm到1μm之間，圓盤直徑5μm到200μm之間；所述的二氧化硅薄盤(2)的直徑小于所述的第一鈮酸鋰圓盤(1)，厚度范圍為20nm到1μm，所述的二氧化硅支柱(4)的直徑小于所述的第二鈮酸鋰圓盤(3)，厚度范圍為1μm到5μm，所述的鈮酸鋰基底(5)的厚度400μm到600μm，所述的第一鈮酸鋰圓盤(1)和第二鈮酸鋰圓盤(3)構(gòu)成雙盤鈮酸鋰微腔；其特征在于，該微腔的制備方法包括下列步驟：

1)制備五層薄膜：

結(jié)合工藝上的可行性，再根據(jù)商業(yè)化模擬軟件COMSOL模擬改變第一鈮酸鋰圓盤(1)切向和厚度、第二鈮酸鋰圓盤(3)的切向和厚度、雙盤之間的間隔三個(gè)參數(shù)得到雙盤鈮酸鋰微腔能有最佳耦合效率和高Q值，然后根據(jù)得到的參數(shù)選取第一鈮酸鋰薄膜層(6)和第三鈮酸鋰薄膜層(8)的切向，確定第一鈮酸鋰薄膜層(6)、第二二氧化硅薄膜層(7)、第三鈮酸鋰薄膜層(8)、第四二氧化硅薄膜層(9)和第五鈮酸鋰晶體基底層(10)的厚度，利用氦離子注入后晶片鍵合的方法制備出滿足要求的五層薄膜，包括自上而下的第一鈮酸鋰薄膜層(6)、第二二氧化硅薄膜層(7)、第三鈮酸鋰薄膜層(8)、第四二氧化硅薄膜層(9)和第五鈮酸鋰晶體基底層(10)；

2)加工柱狀結(jié)構(gòu)：在所述的五層薄膜上利用微加工方法加工出外側(cè)面光滑的所述的柱狀結(jié)構(gòu)(12)；

3)化學(xué)腐蝕：將所述的柱狀結(jié)構(gòu)(12)置于氫氟酸溶液(14)中，使所述的第二二氧化硅薄膜層(7)和第四二氧化硅薄膜層(9)由柱狀結(jié)構(gòu)側(cè)壁逐漸向內(nèi)腐蝕，直至所述的第二二氧化硅薄膜層(7)和第四二氧化硅薄膜層(9)腐蝕后分別形成所述的二氧化硅薄盤(2)、二氧化硅支柱(4)，且所述的二氧化硅薄盤(2)和二氧化硅支柱(4)的直徑均小于所述的第一鈮酸鋰圓盤(1)和第二鈮酸鋰圓盤(3)的直徑，再?gòu)臍浞崛芤褐腥〕觯⒂萌ルx子水充分洗凈，即得到雙盤光學(xué)回音壁模式鈮酸鋰微腔(15)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙盤光學(xué)回音壁模式鈮酸鋰微腔的制備方法，其特征在于，所述的在五層薄膜上利用微加工方法加工柱狀結(jié)構(gòu)(12)有下列兩種方法：

1)飛秒激光直寫后輔助聚焦離子束研磨：

將所述的五層薄膜固定在三維位移平臺(tái)上，采用經(jīng)物鏡聚焦的飛秒激光(11)在所述的五層薄膜逐層加工至第五鈮酸鋰晶體基底層(10)的上表面，直寫出一個(gè)柱狀結(jié)構(gòu)(12)；將聚焦離子束(13)聚焦于所述的柱狀結(jié)構(gòu)(12)的第一鈮酸鋰薄膜層(6)的上表面，所述的聚焦離子束(13)的掃描區(qū)域設(shè)置為一個(gè)直徑滿足要求的圓環(huán)，對(duì)所述的柱狀結(jié)構(gòu)(12)進(jìn)行研磨，使所述的柱狀結(jié)構(gòu)(12)的外側(cè)面光滑；

2)光刻技術(shù)：

將所述的五層薄膜固定在平臺(tái)上，利用電子束(16)對(duì)所述的五層薄膜上表面的圓形區(qū)域的光刻膠(17)進(jìn)行曝光，再利用氬氣等離子體(18)在所述的五層薄膜逐層上刻蝕至第四二氧化硅薄膜層(9)的上表面，刻蝕出一個(gè)外側(cè)面光滑柱狀結(jié)構(gòu)(12)。