[发明专利]一种可忽略力光耦合效应的柔性光子器件薄膜堆叠结构

权利要求书

1.一种可忽略力光耦合效应的柔性光子器件薄膜堆叠结构，其特征在于，包括衬底层，设置在衬底层上的粘结层，设置在粘结层上的包层，以及设置在包层内的刚性体，在刚性体和包层外表面之间设置二维光学谐振腔器件层，衬底层、粘结层和包层的厚度均为30μm；

在距离包层表面18μm处嵌入宽120μm、厚10μm的微小刚性体，使刚性体逐渐向包层表面靠近，直到距离探测表面2μm处停止移动，当器件结构承受3MPa均匀载荷时，当刚性体距探测表面2μm时，所受应变大小的数量级在10^-8-10^-9；

固定刚性体与距探测表面的距离为2μm，改变刚性体横截面的尺寸，使刚性体宽度由120μm向80μm逐渐减小、厚度由15μm向5μm逐渐减小，当刚性体距探测表面2μm时，沿薄膜堆叠方向的应变分布不再呈现线性变化；

将微小刚性体横截面的形状由矩形改为跑道形，直跑道部分长100μm，弯曲跑道部分半径5μm，分别与直跑道部分相切，刚性体厚10μm，距探测表面2μm，通过有限元模拟，定量分析了在器件承受3Mpa的均匀载荷时，嵌入跑道形刚性体与嵌入宽100μm、厚10μm以及宽110μm、厚10μm的矩形刚性体的新型薄膜堆叠结构探测表面附近的应变分布情况，跑道形刚性体可以进一步减小新型薄膜堆叠结构在发生机械变形后探测表面所受到的应变，其数量级只有10^-10-10^-9。

2.根据权利要求1所述的一种可忽略力光耦合效应的柔性光子器件薄膜堆叠结构，其特征在于，衬底层为聚酰亚胺薄膜，粘结层为硅胶薄膜；包层的材料为SU-8、UV-15或者聚酰亚胺；在二维光学谐振腔器件层中选择金红石相二氧化钛为谐振腔材料。

3.根据权利要求2所述的一种可忽略力光耦合效应的柔性光子器件薄膜堆叠结构，其特征在于，聚酰亚胺薄膜的杨氏模量为2.5GPa、泊松比为0.34。

4.根据权利要求2所述的一种可忽略力光耦合效应的柔性光子器件薄膜堆叠结构，其特征在于，硅胶薄膜的杨氏模量1.5MPa、泊松比为0.49。

5.根据权利要求1所述的一种可忽略力光耦合效应的柔性光子器件薄膜堆叠结构，其特征在于，刚性体为金刚石，横截面为长方形，宽度为120—80μm；厚度为15—5μm；距离包层表面为18μm—700nm。

6.根据权利要求1所述的一种可忽略力光耦合效应的柔性光子器件薄膜堆叠结构，其特征在于，刚性体为金刚石，横截面为长方形，宽度为100—80μm；厚度为10—5μm；距离包层表面为2μm—700nm。

7.根据权利要求1所述的一种可忽略力光耦合效应的柔性光子器件薄膜堆叠结构，其特征在于，刚性体为金刚石，横截面的形状为跑道形，直跑道部分长100μm，弯曲跑道部分半径5μm，分别与直跑道部分相切，刚性体厚10μm，距探测表面2μm。

8.根据权利要求1所述的一种可忽略力光耦合效应的柔性光子器件薄膜堆叠结构，其特征在于，刚性体距离探测表面越近，应变减小的程度越大，刚性体宽度越大，探测表面附近所受应变越小，厚度越小越能够保持整体的柔性。