[发明专利]一种用于微带探针的光纤端面耦合器的制作方法

说明书

一种用于微带探针的光纤端面耦合器的制作方法，包括以下步骤：(1)通过热氧化法在硅晶片上生成氧化物层；(2)在步骤(1)的氧化物层上沉积一层牺牲层；(3)使用真空蒸发镀膜法，在步骤(2)的牺牲层上镀金属膜形成金属面屏；(4)在步骤(3)的金属面屏上旋转涂敷光刻胶；(5)对光刻胶进行紫外线曝光显影，形成插槽；(6)将光纤插入插槽并固定；(7)去除牺牲层，将光纤端面耦合器与硅晶片分离；(8)利用聚焦离子束刻蚀技术在金属面屏上加工出供微带探针装配的安装孔。本发明使得微带探针能够与传输光纤耦合连接，提高等离子体激元的激励能效，并大幅度降低系统调整难度，推进微带探针的实用化。

技术领域

本发明属于基于微探针的光电检测领域，尤其涉及一种用于微带探针的光纤端面耦合器的制作方法。

背景技术

微探针多指用于高精度光电检测领域的光学微结构探头，比如目前常用的光纤探针。光纤探针直接在光纤末端进行加工，直接与光纤相连，甚至是光纤的一部分，配合使用成熟的二极管激光系统和光纤激光器产生所需的高斯光束，组成系统十分方便，然而在光强、分辨率、探测微区尺寸等很多方面存在不足。基于金属-绝缘体-金属波导结构的微带探针是最近提出的一种新型微探针，其本质为一种基于表面等离子体激元的纳米结构，具有本地激励能效高、尺寸小、损耗低等优点。微带探针可以实现超越衍射极限分辨率的效果，因此在超分辨率成像、光通信、超高密度数据存储等领域都有很好的应用前景。微带探针一经提出，就引发了很多研究者的兴趣，对其进行了理论和实验方面的研究以验证其优越性(S.Kawata,Y.Inouye,P.Verma,Plasmonics for near-field nano-imaging andsuperlensing,2009,Nat.Photonics 3,388–394)，其优点是金属-绝缘体-金属波导结构中金属化部分短，因此损耗很低；另外等离子体激励的能效高。最大的缺点是与光能的传输通道连接非常困难，无法达到实用化的目的。因此，发明一种能将微带探针与传输光纤耦合连接，且光能量耦合效率高、结构简单、易于实现的新型耦合器件是十分重要的，能有效推进微带探针的实用化，在超分辨光学系统、生物检测、光通信等领域发挥作用。

发明内容

为了克服已有技术使用激光直接照射来激发等离子体激元存在的光学系统调整非常复杂、通用性很差、且光能耦合效率很低、无法实际应用的不足，本发明提供了一种用于微带探针的光纤端面耦合器的制作方法，使得微带探针能够与传输光纤耦合连接，提高等离子体激元的激励能效，并大幅度降低系统调整难度，推进微带探针的实用化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于微带探针的光纤端面耦合器的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：

(1)通过热氧化法在硅晶片上生成氧化物层；

(2)在步骤(1)的氧化物层上沉积一层牺牲层；

(3)使用真空蒸发镀膜法，在步骤(2)的牺牲层上镀金属膜形成金属面屏；

(4)在步骤(3)的金属面屏上旋转涂敷光刻胶；

(5)对光刻胶进行紫外线曝光显影，形成插槽，所述插槽的形状为圆柱形，所述插槽的直径与待插接光纤的外径相同；

(6)将光纤插入插槽并固定；

(7)去除牺牲层，将光纤端面耦合器与硅晶片分离；

(8)利用聚焦离子束刻蚀技术在金属面屏上加工出供微带探针装配的安装孔。

进一步，所述步骤(1)中，热氧化法制备的过程为：去除硅晶片表面的自然氧化层，使用HF/H腐蚀液，将清洗过的晶片浸入腐蚀液内约1分钟后取出，用去离子水冲洗晶片表面后吹干；再放入管式真空炉并设置温度参数；将硅晶片放入管式炉中心位置，紧固炉管两侧的连接法兰，打开氧气钢瓶；启动管式炉，开始热氧化生长二氧化硅薄膜；生长结束后，取出。