[发明专利]一种基于近场光学谐振腔的面外位移传感单元及方法

权利要求书

1.一种基于近场光学谐振腔的面外位移传感单元的近场光学谐振腔的制造方法，所述传感单元包括固定外框和光电探测器；所述光电探测器安装于所述固定外框的内侧壁上，用于接收反射后的激光；其特征在于：所述传感单元还包括激光器、分光棱镜、可动亚波长硅光栅、覆盖于可动亚波长硅光栅上的银膜、空气间隙、二氧化硅层、硅基底及覆盖于硅基底上的银膜；

所述激光器安装于所述固定外框内的顶部，其发射出的激光角度与竖直方向成θ角，θ取值为0°-4°；所述分光棱镜设置于激光器的下方，用于将激光反射方向调整为水平方向，与所述光电探测器相对；所述硅基底设置于所述固定外框的内底面上，所述可动亚波长硅光栅通过二氧化硅层平行且悬空设置于所述硅基底的正上方，同时位于所述分光棱镜的下方，在所述可动亚波长硅光栅和硅基底之间形成空气间隙；覆盖于所述硅基底上的银膜的位置为，所述可动 亚波长硅光栅栅线在硅基底上的正投影沿垂直于所述可动 亚波长硅光栅栅线的方向平移503±100nm；由覆盖了银膜的可动亚波长硅光栅、覆盖了银膜的硅基底以及所述空气间隙构成一个近场光学谐振腔；

所述可动亚波长硅光栅为镂空的周期性结构，由多晶硅层制成，其周期为576±10nm，占空比为31％，厚度为859±10nm；覆盖于可动亚波长硅光栅上的银膜和覆盖在硅基底上的亚波长银膜的周期均为576±10nm，厚度均为为198±20nm；覆盖于可动亚波长硅光栅上的银膜的占空比为31％，覆盖在硅基底上的亚波长银膜的占空比为69％；所述空气间隙的高度为700nm；

所述制造方法具体步骤如下：

步骤一：在单晶硅片上利用电子束曝光、剥离工艺和电子束蒸发制作并图形化金属银膜，形成所述硅基底上的银膜；

步骤二：对步骤一中金属化后的单晶硅片进行热氧化，形成二氧化硅层；

步骤三：利用化学气相沉积法在所述二氧化硅层上生长一层多晶硅层；

步骤四：在所述多晶硅层上利用电子束曝光、剥离工艺和电子束蒸发制作并图形化金属银膜，形成覆盖在可动亚波长硅光栅上的上银膜；

步骤五：利用电子束曝光和反应离子束刻蚀工艺，镂空所述多晶硅层上的银膜之间的间隙，制作出可动亚波长硅光栅；

步骤六：利用湿法腐蚀去除位于可动亚波长硅光栅下位于所述空气间隙内的二氧化硅层，完成可动亚波长硅光栅的释放。

2.根据权利要求1所述基于近场光学谐振腔的面外位移传感单元的近场光学谐振腔的制造方法，其特征在于：所述激光器输出的激光波长为1550nm，模式为TE模。

3.根据权利要求1所述基于近场光学谐振腔的面外位移传感单元的近场光学谐振腔的制造方法：所述单晶硅片厚度为300-500μm。