[发明专利]双盘光学回音壁模式铌酸锂微腔及其制备方法

权利要求书

1.一种双盘光学回音壁模式铌酸锂微腔的制备方法，该微腔自上而下依次是第一铌酸锂圆盘(1)、二氧化硅薄盘(2)、第二铌酸锂圆盘(3)、二氧化硅支柱(4)和铌酸锂基底(5)，所述的第一铌酸锂圆盘(1)和第二铌酸锂圆盘(3)的厚度在100nm到1μm之间，圆盘直径5μm到200μm之间；所述的二氧化硅薄盘(2)的直径小于所述的第一铌酸锂圆盘(1)，厚度范围为20nm到1μm，所述的二氧化硅支柱(4)的直径小于所述的第二铌酸锂圆盘(3)，厚度范围为1μm到5μm，所述的铌酸锂基底(5)的厚度400μm到600μm，所述的第一铌酸锂圆盘(1)和第二铌酸锂圆盘(3)构成双盘铌酸锂微腔；其特征在于，该微腔的制备方法包括下列步骤：

1)制备五层薄膜：

结合工艺上的可行性，再根据商业化模拟软件COMSOL模拟改变第一铌酸锂圆盘(1)切向和厚度、第二铌酸锂圆盘(3)的切向和厚度、双盘之间的间隔三个参数得到双盘铌酸锂微腔能有最佳耦合效率和高Q值，然后根据得到的参数选取第一铌酸锂薄膜层(6)和第三铌酸锂薄膜层(8)的切向，确定第一铌酸锂薄膜层(6)、第二二氧化硅薄膜层(7)、第三铌酸锂薄膜层(8)、第四二氧化硅薄膜层(9)和第五铌酸锂晶体基底层(10)的厚度，利用氦离子注入后晶片键合的方法制备出满足要求的五层薄膜，包括自上而下的第一铌酸锂薄膜层(6)、第二二氧化硅薄膜层(7)、第三铌酸锂薄膜层(8)、第四二氧化硅薄膜层(9)和第五铌酸锂晶体基底层(10)；

2)加工柱状结构：在所述的五层薄膜上利用微加工方法加工出外侧面光滑的所述的柱状结构(12)；

3)化学腐蚀：将所述的柱状结构(12)置于氢氟酸溶液(14)中，使所述的第二二氧化硅薄膜层(7)和第四二氧化硅薄膜层(9)由柱状结构侧壁逐渐向内腐蚀，直至所述的第二二氧化硅薄膜层(7)和第四二氧化硅薄膜层(9)腐蚀后分别形成所述的二氧化硅薄盘(2)、二氧化硅支柱(4)，且所述的二氧化硅薄盘(2)和二氧化硅支柱(4)的直径均小于所述的第一铌酸锂圆盘(1)和第二铌酸锂圆盘(3)的直径，再从氢氟酸溶液中取出，并用去离子水充分洗净，即得到双盘光学回音壁模式铌酸锂微腔(15)。

2.根据权利要求1所述的双盘光学回音壁模式铌酸锂微腔的制备方法，其特征在于，所述的在五层薄膜上利用微加工方法加工柱状结构(12)有下列两种方法：

1)飞秒激光直写后辅助聚焦离子束研磨：

将所述的五层薄膜固定在三维位移平台上，采用经物镜聚焦的飞秒激光(11)在所述的五层薄膜逐层加工至第五铌酸锂晶体基底层(10)的上表面，直写出一个柱状结构(12)；将聚焦离子束(13)聚焦于所述的柱状结构(12)的第一铌酸锂薄膜层(6)的上表面，所述的聚焦离子束(13)的扫描区域设置为一个直径满足要求的圆环，对所述的柱状结构(12)进行研磨，使所述的柱状结构(12)的外侧面光滑；

2)光刻技术：

将所述的五层薄膜固定在平台上，利用电子束(16)对所述的五层薄膜上表面的圆形区域的光刻胶(17)进行曝光，再利用氩气等离子体(18)在所述的五层薄膜逐层上刻蚀至第四二氧化硅薄膜层(9)的上表面，刻蚀出一个外侧面光滑柱状结构(12)。