[發(fā)明專利]一種硅光子晶體波導(dǎo)器件的飛秒激光制備系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810959059.1
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109079318B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶青;陳克楠;劉頓;陳列;婁德元;楊奇彪;翟中生;鄭重
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G02B6/00
• 分類號: G02B6/00;B23K26/064;B23K26/362;B23K26/70
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

本發(fā)明公開了一種硅光子晶體波導(dǎo)器件的飛秒激光制備系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括飛秒激光器、多級半波片、偏振分光棱鏡、第一反射鏡、空間光調(diào)制器、第一透鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第二透鏡、電動翻轉(zhuǎn)鏡、第四反射鏡、高倍物鏡、三維加工平臺、第三透鏡、CCD相機、計算機；由飛秒激光器輸出的激光通過多級半波片和偏振分光棱鏡，經(jīng)過反射鏡射入空間光調(diào)制器；用計算機將加工方案生成全息圖，加載到空間光調(diào)制器；光束經(jīng)調(diào)制后通過第一透鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第二透鏡、第四反射鏡，再經(jīng)過高倍物鏡聚焦到硅基片上，通過輸入到計算機內(nèi)的程序控制三維加工平臺移動，完成加工任務(wù)。本發(fā)明加工步驟簡易，加工精度高，加工速度快，加工成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光微加工領(lǐng)域，涉及一種硅光子晶體波導(dǎo)器件的飛秒激光制備系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種基于空間光調(diào)制器的硅光子晶體波導(dǎo)器件的飛秒激光制備系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)介質(zhì)光波導(dǎo)的導(dǎo)光機制是應(yīng)用光的全反射原理，對光的束縛能力很弱，即使在波導(dǎo)只有5°彎曲的情況下，一般光場就有超過50％的輻射損耗，因此，彎曲損耗是傳統(tǒng)介質(zhì)光波導(dǎo)發(fā)展所面臨的一個相當(dāng)嚴(yán)重的問題，已經(jīng)成為其發(fā)展瓶頸；光子晶體是由不同介電常數(shù)的物質(zhì)在空間周期性排列而形成的人工微結(jié)構(gòu)，光子晶體波導(dǎo)是在光子晶體中引入線缺陷，使光只能在線缺陷中傳播，其采用的原理是不同方向缺陷模共振匹配，因此，光子晶體波導(dǎo)不受轉(zhuǎn)角限制，有著極小的彎曲損耗；另外光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)尺寸可以達到波長量級，隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，光子晶體波導(dǎo)不僅將在光通信中領(lǐng)域起到越來越重要的作用，而且在未來大規(guī)模光電集成、光子集成中也將具有極其重要的地位。目前，在制備光子晶體波導(dǎo)時，常采用機械鉆孔法、電化學(xué)腐蝕法、電子束刻蝕等方法，加工速度較慢，精度較低，甚至有化學(xué)污染的危險。

隨著飛秒激光微加工技術(shù)的飛速發(fā)展，制備光子晶體波導(dǎo)技術(shù)也日益成熟，用飛秒激光進行微結(jié)構(gòu)的加工具有加工精度高、加工速度快等優(yōu)點，可以解決傳統(tǒng)方法加工光子晶體波導(dǎo)過程中遇到的問題，因此，采用飛秒激光微加工技術(shù)對制備光子晶體波導(dǎo)的發(fā)展具有深遠的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述傳統(tǒng)方法在加工光子晶體波導(dǎo)過程中存在的精度低，速度慢等問題，本發(fā)明提供了一種基于空間光調(diào)制器的硅光子晶體波導(dǎo)的飛秒激光制備系統(tǒng)及方法，能夠有效提高加工速度和加工精度。

本發(fā)明的系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案是：一種硅光子晶體波導(dǎo)器件的飛秒激光制備系統(tǒng)，其特征在于：包括飛秒激光器、多級半波片、偏振分光棱鏡、第一反射鏡、空間光調(diào)制器、第一透鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第二透鏡、電動翻轉(zhuǎn)鏡、第四反射鏡、高倍物鏡、三維加工平臺、第三透鏡、CCD相機、計算機；

所述飛秒激光器發(fā)出的飛秒脈沖激光光束依次經(jīng)過所述多級半波片、偏振分光棱鏡第一反射鏡、空間光調(diào)制器、第一透鏡、第二反射鏡、第三反射鏡后射入所述第二透鏡；

所述電動翻轉(zhuǎn)鏡可升降地設(shè)置在為所述第二透鏡、第四反射鏡之間；當(dāng)所述電動翻轉(zhuǎn)鏡升起在所述第二透鏡、第四反射鏡之間后，從所述第二透鏡射出的光經(jīng)所述電動翻轉(zhuǎn)鏡反射后經(jīng)過所述第三透鏡聚焦到所述CCD相機；當(dāng)所述電動翻轉(zhuǎn)鏡降下后，從所述第二透鏡射出的光經(jīng)過所述第四反射鏡，射入所述高倍物鏡，經(jīng)過所述高倍物鏡聚焦到放置在所述三維加工平臺上的硅基片上，完成孔加工任務(wù)；

所述計算機依次與所述飛秒激光器、空間光調(diào)制器、三維加工平臺、CCD相機連接；用于控制所述飛秒激光器、發(fā)出飛秒脈沖激光；用于調(diào)整多光束間距，陣列圖案，生成對應(yīng)全息圖并加載到所述空間光調(diào)制器中；用于控制所述三維加工平臺運動；用于觀察光束的數(shù)量及分布。

本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是：一種硅光子晶體波導(dǎo)器件的飛秒激光制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：利用計算機控制飛秒激光器發(fā)出飛秒脈沖激光，通過多級半波片和偏振分光棱鏡，經(jīng)過反射鏡射入空間光調(diào)制器；

步驟2：利用計算機將加工方案生成全息圖，加載到空間光調(diào)制器中；