[发明专利]一种基于激光环形刻蚀在光波导上制备球形凹面镜的方法

权利要求书

1.一种基于激光环形刻蚀在光波导上制备类球形或球形凹面镜的方法，其特征在于，操作步骤如下：

1)在光波导上包层表面确定加工区域，根据所要加工成的反射球形凹面半径确定激光圆形刻蚀路径半径，反射球形凹面圆心和圆形刻蚀路径圆心重合；所要加工成的反射球形凹面直径需大于光波导芯层截面宽度，以此能够全部接收芯层传输的光，球形圆心在光波导芯层对称纵切平面上，以此确保球形反射凹面反射光束汇聚于凹面正上方；

2)根据所刻蚀的具体球形凹面形状，选择激光刻蚀掩模图形，掩模图形为圆形、椭圆形或自由曲线形，确定激光功率P及其表征激光旋转刻蚀的移动步长S；

3)激光掩模以一定角速度沿圆形刻蚀路径旋转刻蚀，不同的点则其刻蚀深度不同；具体刻蚀方法为：刻蚀时，激光掩模以一定角速度沿圆形刻蚀路径旋转刻蚀，掩模图形圆心始终沿圆形刻蚀路径移动，而掩模圆周一点始终与反射球形凹面圆心重合；以球形截面圆圆心为圆心、半径为r_i所作的圆周各点刻蚀深度相同，刻蚀深度为在一定刻蚀时间内激光刻蚀深度的累积，不同r_i其刻蚀深度不同，当r_i较大时，其刻蚀深度就越小；

4)当激光刻蚀旋转一周时，总体形成类似球形的双侧球形反射凹面；所述刻蚀样品质量控制方法为：选择圆形掩模、椭圆形掩模作为激光刻蚀形状时，所刻蚀的纵向反射凹面并非严格的球形反射凹面，但仍具有汇聚作用，能够有效地提高垂直耦合效率；自由曲线面掩模是根据球形反射凹面反推而得到的激光掩模图形，所刻蚀的纵向反射凹面是严格的球形反射凹面，对于耦合光纤的位置放置有利，能够提高垂直耦合效率；

5)对双侧球形反射凹面进行处理，选择通过定点刻蚀，或通过在不需要区域放置金属片以遮挡激光的方式，获取单侧球形反射凹面。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光环形刻蚀在光波导上制备类球形或球形凹面镜的方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：选择圆形掩模、椭圆形掩模或自由曲线面掩模作为激光刻蚀形状；对于激光参数的确定，首先确定激光功率P，在这个激光功率下，实验测得激光刻蚀一次的深度h₀，再根据其关系式确定表征激光旋转刻蚀的移动步长S。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光环形刻蚀在光波导上制备类球形或球形凹面镜的方法，其特征在于，所述步骤5)对双侧球形反射凹面的处理方法，有两种方法去除不需要的一侧球形反射凹面：

一是，双侧球形反射凹面加工完成后再定点刻蚀不需要的一侧；

二是，在加工前，事先在紧邻子加工区域外位置处放置一个金属块用以遮挡激光，获得单侧球形反射凹面。