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

一種雙盤光學(xué)回音壁模式鈮酸鋰微腔，該微腔自上而下依次是第一鈮酸鋰圓盤、二氧化硅薄盤、第二鈮酸鋰圓盤、二氧化硅支柱和鈮酸鋰基底，及其制備方法，包括制備五層薄膜、加工柱狀結(jié)構(gòu)和化學(xué)腐蝕步驟。本發(fā)明雙盤光學(xué)回音壁模式鈮酸鋰微腔具有極高的表面光潔度、小的模式體積與高的品質(zhì)因子(實測10⁵，理論值可達(dá)10⁷)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微加工技術(shù)，特別是一種雙盤光學(xué)回音壁模式鈮酸鋰微腔及其制備方法。

背景技術(shù)

多種精確測量位置變化的器件是通過測量光學(xué)干涉儀或者光學(xué)腔內(nèi)的電磁場來推斷出機(jī)械運動信息，如今腔-光機(jī)械系統(tǒng)涵蓋各種幾何形狀和大小【參見文獻(xiàn)：Regal CA,Teufel J D,Lehnert K W.Nature Physics,2008,4(7):555】。這些系統(tǒng)探測微小的位置變化依賴稱為“動態(tài)反饋”的效應(yīng)，這種效應(yīng)是指位置微小變化依賴于腔內(nèi)的電磁場強(qiáng)度分布【參見文獻(xiàn)：Kippenberg T J,Vahala K J.science,2008,321(5893):1172-1176】。近期很多在光學(xué)領(lǐng)域的工作都是利用光散射輻射壓(來激發(fā)和抑制微腔的機(jī)械振動【參見文獻(xiàn)：Schliesser A,Del’Haye P,Nooshi N,et al.Physical Review Letters,2006,97(24):243905】。最近又提出一種在微腔里的光學(xué)梯度力，比光散射輻射壓還要大幾個數(shù)量級【參見文獻(xiàn)：Eichenfield M,Camacho R,Chan J,et al.Nature,2009,459(7246):550-555.】。在諸多腔-光機(jī)械系統(tǒng)中，回音壁模式光學(xué)微腔就是其中典型代表。回音壁模式光學(xué)微腔通過腔體與周圍環(huán)境的高折射率比實現(xiàn)光在腔內(nèi)連續(xù)全內(nèi)反射，并將光場長時間地限制在微小腔體內(nèi)，因此具有極高的品質(zhì)因子，從而有效增強(qiáng)光與物質(zhì)相互作用。而包含兩個垂直分布的雙盤微腔結(jié)構(gòu)則具有更強(qiáng)的動態(tài)反饋，比其他的腔-光機(jī)械系統(tǒng)高好幾個數(shù)量級，在傳感和腔量子電動力學(xué)說具有更廣的應(yīng)用前景【參見文獻(xiàn)：Lin Q,Rosenberg J,Jiang X,etal.Physical review letters,2009,103(10):103601】。

目前雙盤微腔主要是雙盤光學(xué)回音壁模式石英微腔【參見文獻(xiàn)：Jiang X,Lin Q,Rosenberg J,et al.High-Q double-disk microcavities for cavityoptomechanics.Optics Express,2009,17(23):20911-20919.】。因為石英材料本身屬性限制，雙盤光學(xué)回音壁模式石英微腔不具有非線性、熱光和光電等效應(yīng)。而鈮酸鋰晶體具有非線性、熱光和光電等效應(yīng)等效應(yīng)，因此雙盤光學(xué)回音壁模式石英微腔具有更廣的應(yīng)用范圍。

飛秒激光脈沖具有極短的脈沖寬度和極高的峰值功率，與物質(zhì)相互作用時會產(chǎn)生強(qiáng)烈的非線性效應(yīng)，可實現(xiàn)對透明介質(zhì)的進(jìn)行快速地三維微納加工，再輔助聚焦離子束(FIB)納米級高精度刻蝕，可實現(xiàn)三維快速精密加工出微納器件。電子是一種波長極短的波，因此聚焦電子束的精度就可達(dá)到納米量級，從而為制作微納器件提供了很有用的工具。基于上述優(yōu)點，這兩種加工方法都為尋找一種合適的方案在透明多層薄膜材料上制備各種尺寸雙盤光學(xué)回音壁模式鈮酸鋰微腔提供了有效的技術(shù)途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有的技術(shù)只能加工出單盤光學(xué)回音壁模式鈮酸鋰微腔的缺點，提供一種雙盤光學(xué)回音壁模式鈮酸鋰微腔的制備方法，所述的薄膜材料包括各種介質(zhì)薄膜材料。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：