一种电压检测用光学传感头及其制作方法

摘要

本发明提供一种电压检测用光学传感头及其制作方法。该方法的核心思想是采用微纳制造技术将光学传感头中所需的偏振器、分束器、波片、反射镜等光学器件直接集成制作在被测量敏感光学材料上，制造成一个一体化的光学传感头整体，直接或者间接对电压产生感应的单体光学传感头。该技术方法制作的光学传感头优点在于结构紧凑及功能结构一体化的设计，整个光学的传感过程在器件内部完成，避免了采用传统的空间光学集成器件工艺所存在的一些性能稳定性隐患，具有良好的温度稳定性以及工作波长的灵活设计性，从整体上保证了系统的稳定性与精度。

主权项

一种电压检测用光学传感头制作方法，其特征在于：其具体制作步骤依次如下：步骤1）、取大小为10mm×10mm×60mm的BGO晶体，通过其长为10mm与侧面成45°的角度对晶体进行切割，在晶体中光传输方向沿z轴方向；步骤2）、将切割好的BGO晶体进行清洁，采用磁控溅射工艺在BGO晶体上沉积一层厚度为80nm的二氧化铪薄膜，对二氧化铪表面进行清洁；然后采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在二氧化铪薄膜表面生长一层厚度为900nm二氧化硅，之后并对其表面进行清洁；再采用纳米压印工艺在二氧化硅膜上制作线宽为60nm、深580nm、周期为200nm的纳米光栅图形，光栅方向在xy平面上与x轴平行；步骤2）中的纳米压印工艺具体过程为，首先对二氧化硅表面进行匀胶，之后采用紫外压印制作宽为60nm、周期为200n的光栅所需图形，然后采用RIE干法刻蚀去除残胶，之后采用Cl₂和BCl₃气体进行干法刻蚀，刻蚀深度为580nm，再之后采用干法刻蚀去除压印工艺引入的残胶；步骤3）、入射端的偏振器的制作步骤：首先采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在波片表面生长一层厚度为200‑300nm二氧化硅，之后并用酒精溶剂对其表面进行清洁；然后采用磁控溅射工艺在上一步制作的二氧化硅层沉积一层厚度为72nm的二氧化铪薄膜，用酒精溶剂对二氧化铪表面进行清洁；再采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在二氧化铪表面生长一层厚度为900nm二氧化硅，之后并用酒精溶剂对其表面进行清洁；接着采用磁控溅射工艺在二氧化硅表面沉积一层厚度为25nm的铝金属膜；接着采用纳米压印工艺在二氧化硅膜上制作线宽为60nm、深540nm、周期为200nm的纳米光栅图形，光栅方向在xy平面上与x轴成45°角，该步骤3）中的纳米压印工艺具体过程为，首先对铝金属表面进行匀胶，之后采用紫外压印制作宽为60nm、周期为200n的光栅所需图形，然后采用RIE干法刻蚀去除残胶，之后采用Cl₂和BCl₃气体进行干法刻蚀，刻蚀深度为540nm，再之后采用干法刻蚀去除压印工艺引入的残胶；接着在纳米光栅的表面采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）生长厚度为340nm的二氧化硅；接着采用磁控溅射工艺在上述二氧化硅的表面沉积一层厚度为150nm的二氧化铪薄膜，用酒精溶剂对二氧化铪表面进行清洁；接着采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在二氧化铪表面生长一层厚度为310nm二氧化硅，之后并用酒精溶剂对其表面进行清洁；步骤4）、出射端的偏振器的制作步骤：首先采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在波片表面生长一层厚度为200‑300nm二氧化硅，之后并用酒精溶剂对其表面进行清洁；然后采用磁控溅射工艺在上一步制作的二氧化硅层沉积一层厚度为72nm的二氧化铪薄膜，用酒精溶剂对二氧化铪表面进行清洁；再采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在二氧化铪表面生长一层厚度为385nm二氧化硅，之后并用酒精溶剂对其表面进行清洁；接着采用磁控溅射工艺在BGO晶体斜侧面上镀金属反射膜；接着采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在金属膜表面生长一层厚度为515nm二氧化硅层，之后并对其表面进行清洁；接着采用纳米压印工艺在二氧化硅膜上制作线宽为60nm、深540nm、周期为200nm的纳米光栅图形，光栅方向在xy平面上与x轴成45°角，该步骤4）中的纳米压印工艺具体过程为，首先对铝金属表面进行匀胶，之后采用紫外压印制作宽为60nm、周期为200n的光栅所需图形，然后采用RIE干法刻蚀去除残胶，之后采用Cl₂和BCl₃气体进行干法刻蚀，刻蚀深度为540nm，再之后采用干法刻蚀去除压印工艺引入的残胶；接着在纳米光栅的表面采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）生长厚度为340nm的二氧化硅；接着采用磁控溅射工艺在上述二氧化硅的表面沉积一层厚度为150nm的二氧化铪薄膜，用酒精溶剂对二氧化铪表面进行清洁；接着采用PECVD工艺在二氧化铪表面生长一层厚度为310nm二氧化硅，之后并用酒精溶剂对其表面进行清洁。