利用飞秒激光制备三维光学回音壁模式微腔的方法

摘要

一种利用飞秒激光制备具有高品质因子的三维的光学回音壁模式微腔的方法，包括对透明材料飞秒激光辐照、化学腐蚀和二氧化碳激光退火等步骤，本发明制备的三维的光学回音壁模式微腔，所述的小支柱的尺寸、微盘的尺寸、小支柱和微盘相对于衬底的夹角由设计确定。微腔的轮廓为微环形结构，表面光洁度极高，品质因子很高。

主权项

一种利用飞秒激光制备三维回音壁模式光学微腔的方法，其特征在于包括下列步骤：（1）飞秒激光辐照：所述的三维回音壁模式微腔是一种由小支柱支撑的微盘结构，为制备由小支柱支撑的微盘，首先根据需要加工的小支柱、微盘相对于衬底的夹角、小支柱的尺寸、微盘的尺寸和透明材料样品固定在三维位移平台上的位置，对所述的三维位移平台的运动进行编程；将透明材料样品固定在所述的三维位移平台上，通过显微物镜将飞秒激光聚焦在所述的透明材料样品上，按编程驱动所述的三维位移平台运动的同时，启动所述的飞秒激光光束对所述的透明材料样品进行辐照，激光围绕所述的小支柱与微盘的区域逐层辐照，所述的三维位移平台的运动和所述的飞秒激光辐照同步结束；（2）化学腐蚀：将飞秒激光辐照后的透明材料样品放入HF 溶液或KOH 溶液中，对所述的辐照区进行选择性化学腐蚀，得到在透明材料衬底上由小支柱支撑的、相对于衬底以设计角度倾斜的微盘；（3）二氧化碳激光退火：将二氧化碳激光束经透镜聚焦并对准微盘的中心，垂直入射到微盘的上表面进行加热，并用显微物镜和CCD探测器实时监控退火过程：适时地调整二氧化碳激光脉冲的平均功率、占空比，当微盘被加热到材料的软化温度后，就会引起边缘的热收缩，产生回流效应，表面张力促使原本粗糙的边缘变为微环状的微腔边缘，当所述的微腔得到恰当收缩程度时，退火结束。