[发明专利]双盘光学回音壁模式铌酸锂微腔及其制备方法

说明书

一种双盘光学回音壁模式铌酸锂微腔，该微腔自上而下依次是第一铌酸锂圆盘、二氧化硅薄盘、第二铌酸锂圆盘、二氧化硅支柱和铌酸锂基底，及其制备方法，包括制备五层薄膜、加工柱状结构和化学腐蚀步骤。本发明双盘光学回音壁模式铌酸锂微腔具有极高的表面光洁度、小的模式体积与高的品质因子(实测10⁵，理论值可达10⁷)。

技术领域

本发明涉及微加工技术，特别是一种双盘光学回音壁模式铌酸锂微腔及其制备方法。

背景技术

多种精确测量位置变化的器件是通过测量光学干涉仪或者光学腔内的电磁场来推断出机械运动信息，如今腔-光机械系统涵盖各种几何形状和大小【参见文献：Regal CA,Teufel J D,Lehnert K W.Nature Physics,2008,4(7):555】。这些系统探测微小的位置变化依赖称为“动态反馈”的效应，这种效应是指位置微小变化依赖于腔内的电磁场强度分布【参见文献：Kippenberg T J,Vahala K J.science,2008,321(5893):1172-1176】。近期很多在光学领域的工作都是利用光散射辐射压(来激发和抑制微腔的机械振动【参见文献：Schliesser A,Del’Haye P,Nooshi N,et al.Physical Review Letters,2006,97(24):243905】。最近又提出一种在微腔里的光学梯度力，比光散射辐射压还要大几个数量级【参见文献：Eichenfield M,Camacho R,Chan J,et al.Nature,2009,459(7246):550-555.】。在诸多腔-光机械系统中，回音壁模式光学微腔就是其中典型代表。回音壁模式光学微腔通过腔体与周围环境的高折射率比实现光在腔内连续全内反射，并将光场长时间地限制在微小腔体内，因此具有极高的品质因子，从而有效增强光与物质相互作用。而包含两个垂直分布的双盘微腔结构则具有更强的动态反馈，比其他的腔-光机械系统高好几个数量级，在传感和腔量子电动力学说具有更广的应用前景【参见文献：Lin Q,Rosenberg J,Jiang X,etal.Physical review letters,2009,103(10):103601】。

目前双盘微腔主要是双盘光学回音壁模式石英微腔【参见文献：Jiang X,Lin Q,Rosenberg J,et al.High-Q double-disk microcavities for cavityoptomechanics.Optics Express,2009,17(23):20911-20919.】。因为石英材料本身属性限制，双盘光学回音壁模式石英微腔不具有非线性、热光和光电等效应。而铌酸锂晶体具有非线性、热光和光电等效应等效应，因此双盘光学回音壁模式石英微腔具有更广的应用范围。

飞秒激光脉冲具有极短的脉冲宽度和极高的峰值功率，与物质相互作用时会产生强烈的非线性效应，可实现对透明介质的进行快速地三维微纳加工，再辅助聚焦离子束(FIB)纳米级高精度刻蚀，可实现三维快速精密加工出微纳器件。电子是一种波长极短的波，因此聚焦电子束的精度就可达到纳米量级，从而为制作微纳器件提供了很有用的工具。基于上述优点，这两种加工方法都为寻找一种合适的方案在透明多层薄膜材料上制备各种尺寸双盘光学回音壁模式铌酸锂微腔提供了有效的技术途径。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有的技术只能加工出单盘光学回音壁模式铌酸锂微腔的缺点，提供一种双盘光学回音壁模式铌酸锂微腔的制备方法，所述的薄膜材料包括各种介质薄膜材料。

本发明的技术方案如下：