[发明专利]一种基于飞秒激光直写的光学模拟平台制备方法

权利要求书

1.一种基于飞秒激光直写的光学模拟平台制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：样品片准备

首先，将SOI晶圆按照解离面切割成长方形作为衬底，依次用浸泡有丙酮、乙醇的脱脂棉进行擦拭，然后用去离子水进行冲洗，并用氮气吹干待用；然后，将聚合物光刻胶溶液旋涂至衬底，所用转速为500-4000r/min，所用匀胶时间为20-60s，最后，将旋涂完毕的片子置于热台上进行前烘，分别是65℃下5min，90-120℃下15-30min，最终得到膜厚2到20μm的待加工样品片；

步骤(2)：加工台调平

首先，将待加工样品片固定到带有调节装置的样品台上；然后，打开激光光闸，调节样品台高度使得可以在CCD中观察到样品上光点形貌；移动样品位置，调节样品台上旋钮，使得样品台在X-Y面上做平动时，激光焦点始终聚焦于光刻胶/衬底交界面而不发生相对移动且光点形貌保持不变；此时，加工台已调平；

步骤(3)：波导阵列的飞秒激光直写扫描

启动加工程序，使得飞秒激光焦点位于光刻胶/硅的交界面而且在激光焦点保持不动的同时，样品片按照设计结构实现长程连续移动，最终在样品片上完成整个波导阵列的扫描；

步骤(4)：未交联光刻胶去除

首先，将扫描完毕的样品片置于平板热台上进行后烘，65℃下5min，90-120℃下10-30min；然后，待样品冷却至室温后，将样品置于显影液中浸泡显影，所用时间为30-120s；然后分别用乙醇和去离子水进行冲洗，并用洗耳球吹干；

步骤(5)：旋涂波导阵列包层

首先，将包层聚合物旋涂至样品上，所用转速200-3000r/min；然后将样品置于平板热台上进行前烘，65℃下5min，90-120℃下15-30min；最后，将样品片整体放置在大视场紫外灯下曝光；然后将曝光后的样品片置于平板热台上进行后烘，90-120℃下10-30min；既得到微米级别聚合物基波导阵列。

2.根据权利要求1所述的基于飞秒激光直写的光学模拟平台制备方法，其特征在于，步骤(1)所述衬底为具有2-5μm氧化膜，100切向的硅片；硅片被预先按照解离面切割成10x2cm²备用。

3.根据权利要求1所述的基于飞秒激光直写的光学模拟平台制备方法，其特征在于，步骤(1)所述聚合物光刻胶溶液为Epocore光刻胶。

4.根据权利要求1所述的基于飞秒激光直写的光学模拟平台制备方法，其特征在于，步骤(2)所述调节装置为改装的带两个旋钮的可调节镜架；固定方式为将硅片用双面胶带平贴在盖玻片上，再将盖玻片朝下安装在带有夹具的镜架上；所述移动平台为组合式三轴ABL1000直线电机驱动空气轴承平台，行程50mm x50mm x50mm。

5.根据权利要求1所述的基于飞秒激光直写的光学模拟平台制备方法，其特征在于，步骤(3)所述交界面位置利用过度曝光方法定位：首先调节光路中衰减片角度，使得到达样品片上的功率为40mw；然后，控制Z轴运动，使样品与物镜距离小于物镜焦距，即激光焦点在硅片内；然后，缓慢升高Z轴高度，此时激光焦点位置不动，而交界面缓慢接近焦点；观察CCD在上升过程中出现爆炸现象的位置即为光刻胶/硅片交界面，也就是加工起始位置。

6.根据权利要求1所述的基于飞秒激光直写的光学模拟平台制备方法，其特征在于，步骤(3)中飞秒激光连续光源波长范围为780-810nm；所用激光扫描功率为17-25mw；波导逐点扫描的速度为0.05-0.5mm/s；所用加工物镜为20x-100x镜头。波导扫描方式为，将波导分割成多个纵向平面，先完成Z＝0时X-Y平面内扫描，而后Z＝100nm时，X-Y面内扫描，依次类推，最终实现波导的整体扫描。