[发明专利]飞秒激光直写蓝宝石环形光波导及其制备方法

权利要求书

1.一种飞秒激光直写蓝宝石环形光波导，其特征在于，所述的环形光波导是基于蓝宝石为寄主材料，其导光区域是邻近飞秒激光作用区域200nm之内的三维环形，其横截面为椭球形。

2.飞秒激光直写蓝宝石环形光波导制备方法，包括如下步骤：

(1)光学抛光蓝宝石晶片：

将蓝宝石晶片进行光学抛光，获得平整度＜10μm、抛光面粗糙度Ra＜0.3nm和弯曲度＜10μm的抛光后的蓝宝石晶片；

(2)清洗蓝宝石晶片：

用丙酮溶液清洗抛光后的蓝宝石晶片表面的灰尘；

(3)将蓝宝石晶片置于三维微加工平台：

将清洗好的蓝宝石晶片用夹子固定在三维电动平移台上；

(4)设定参数：

4a)调节电动平移台和激光器之间的可变衰减器，使飞秒激光脉冲能量衰减至最佳能量范围；

4b)设定计算机中的内置驱动程序参数；

4c)将三维电动平台的扫描速度设定到最佳的参数范围；

(5)飞秒激光直写：

5a)显微物镜将衰减后的飞秒激光脉冲垂直聚焦于三维电动平移台上的蓝宝石晶片内部；

5b)计算机控制三维电动平台，使其以步骤4c)中设定的扫描速度在垂直于聚焦光束传播方向的平面内运动，完成直写蓝宝石环形光波导；

(6)CCD实时监测：

与计算机相连的电荷耦合器件CCD置于三维电动平台上方，实时监测聚焦飞秒激光束光斑在待刻写晶片内的位置，电荷耦合器件CCD将监测的位置图像信息传递到计算机；

(7)通光测试：

7a)显微物镜将632nm的He-Ne激光垂直聚焦于直写后的蓝宝石环行光波导入射面；

7b)电荷耦合器件CCD在直写后的蓝宝石环行光波导出射面记录近场模式分布；

(8)判断在蓝宝石晶片特定位置是否形成三维环形光波导：

如果记录的蓝宝石环形光波导近场模式是致密的亮斑，执行步骤(9)；否则，执行步骤(4)；

(9)完成蓝宝石环形光波导的直写，获得蓝宝石环形光波导。

3.根据权利要求2所述的飞秒激光直写蓝宝石环形光波导制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的蓝宝石晶片为方形或圆形，其厚度为1～2mm。

4.根据权利要求2所述的飞秒激光直写蓝宝石环形光波导制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的蓝宝石晶片的纯度＞96％。

5.根据权利要求2所述的飞秒激光直写蓝宝石环形光波导制备方法，其特征在于，步骤4a)所述的最佳能量范围为5～50μJ。

6.根据权利要求2所述的飞秒激光直写蓝宝石环形光波导制备方法，其特征在于，步骤4c)所述的最佳参数范围为25～200μm/s。

7.根据权利要求2所述的飞秒激光直写蓝宝石环形光波导制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述电荷耦合器件CCD分辨率为320～500万像素。

8.根据权利要求2所述的飞秒激光直写蓝宝石环形光波导制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述的聚焦飞秒激光束光斑在待刻写晶片内的位置为100～400μm。