[发明专利]一种超晶格极化晶体器件及其制备方法

权利要求书

1.一种超晶格极化晶体器件，其特征在于，所述超晶格极化晶体器件包括基质材料层和衬底材料层，其中，

所述基质材料层布置在衬底材料层上，并与衬底材料层键合；

所述基质材料层中包括浮雕型光栅结构。

2.根据权利要求1所述的超晶格极化晶体器件，其特征在于，所述超晶格极化晶体的基质材料是在深紫外波段为透光区域的石英晶体。

3.根据权利要求2所述的超晶格极化晶体器件，其特征在于，所述超晶格极化晶体的基质材料包括JGS1或JGS2材料中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的超晶格极化晶体器件，其特征在于，所述衬底材料是折射率低于所述基质材料的折射率的石英材料，所述衬底材料的厚度为0.5-2mm，长度和宽度尺寸与所述基质材料相等；

优选地，所述超晶格极化晶体器件的超晶格结构周期≥1μm，光学超晶格结构为单周期、多周期、啁啾和级联中的至少一种。

5.一种超晶格极化晶体器件的制备方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：

使基质材料与衬底材料键合，形成键合晶体；

对所述键合晶体的所述基质材料层进行减薄，并在其上制作周期性或准周期性的掩膜层；

对所述掩膜层进行蚀刻，以形成浮雕型光栅结构；

对整个器件加压，将所述浮雕型光栅结构压制进所述掩膜层中；

对所述器件的端面进行抛光镀膜，获得所述超晶格极化晶体器件，所述器件用于深紫外激光的输出。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述超晶格极化晶体的基质材料是在深紫外波段为透光区域的石英晶体。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述超晶格极化晶体的基质材料包括JGS1或JGS2材料中的至少一种。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基质材料的切割角度为Y切至Y切±偏离5°之间，通光方向为Z切或Z切偏离±5°之间，所述基质材料的厚度为0.2-1mm，长度≥1mm，宽度≥1mm；

优选地，所述衬底材料是折射率低于所述基质材料的折射率的石英材料，所述衬底材料的厚度为0.5-2mm，长度和宽度尺寸与所述基质材料相等；

优选地，所述方法还包括在使使基质材料与衬底材料键合之前，对它们各自的表面进行高精密平整抛光的步骤；

优选地，所述基质材料与衬底材料键合在950℃～1200℃温度下进行，键合时间10分钟以上。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述基质材料进行减薄，是将键合晶体的基质材料层减薄至100μm以下；

优选地，所述超晶格极化晶体器件的超晶格结构周期≥1μm，光学超晶格结构为单周期、多周期、啁啾和级联中的至少一种；

优选地，在基质材料的表面通过光刻法形成周期性或准周期性结构的掩膜层，制作掩膜层的材料为厚度≥5μm的光刻胶；

优选地，采用等离子体刻蚀或湿法腐蚀对所述掩膜层进行蚀刻，蚀刻深度为1μm～50μm；

优选地，在350-600℃的温度下对整个器件进行均匀加压，以将所述浮雕型光栅结构压制进所述掩膜层中，压力值≥50MPa，压力值与浮雕光栅的深度成正比；

优选地，对所述器件的端面进行光学级抛光，并根据输入和输出激光的应用指标镀上所需的膜层。

10.一种超晶格极化晶体器件，其特征在于，所述超晶格极化晶体器件通过权利要求5至9所述的任一种方法制备。