本文關(guān)鍵詞：片上高品質(zhì)因子邊緣懸空硫化砷光學(xué)微盤腔

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【摘要】：近年來(lái),光學(xué)微腔,特別是回音壁模式光學(xué)微腔由于具有較高品質(zhì)因子和較小模式體積等優(yōu)點(diǎn),在世界范圍內(nèi)被廣泛地研究。其中基于氧化硅的回音壁模式光學(xué)微腔,由于其與CMOS工藝兼容的特性,較小的模式體積和極高的品質(zhì)因子,使得其在光學(xué)微腔的研究中被廣泛使用。但是由于氧化硅在中紅外不透光和非線性系數(shù)小的特性,使得氧化硅光學(xué)微腔在這兩個(gè)領(lǐng)域的研究存在著天然的劣勢(shì)。為了在中紅外波段利用回音壁模式光學(xué)微腔的優(yōu)異特性,許多有著良好光學(xué)特性的新材料被發(fā)掘并用于片上光學(xué)微腔的研究。在這些材料里面,硫系玻璃由于其極寬的光學(xué)透光特性,優(yōu)異的非線性光學(xué)性能脫穎而出,受到了廣泛的研究。本文提出一種片上高品質(zhì)因子邊緣懸空硫化砷光學(xué)微盤腔的制備工藝,通過(guò)該工藝可以制備本征光學(xué)品質(zhì)因子高達(dá)2.1×106的硫化砷光學(xué)微盤腔。該工藝基于標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝,可以大規(guī)模制備片上高品質(zhì)因子邊緣懸空硫化砷光學(xué)微盤腔。本文主要包括以下幾方面的內(nèi)容：1.研究了熱蒸發(fā)制備硫化砷薄膜的工藝。通過(guò)結(jié)合材料特性和薄膜生長(zhǎng)特性改善鍍膜所用的工藝參數(shù),我們制備出了高品質(zhì)硫化砷光學(xué)薄膜。SEM照片顯示該薄膜具有極其平整的表面,十分有利于制備高品質(zhì)光學(xué)微腔。同時(shí)簡(jiǎn)要論述了退火過(guò)程對(duì)硫化砷薄膜性質(zhì)的影響,包括結(jié)晶,粘附性等問(wèn)題。2.提出了一套完整的制備邊緣懸空硫化砷光學(xué)微盤腔的制備方法。該方法基于標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝,同時(shí)巧妙地避開(kāi)了硫化砷會(huì)被刻蝕硅所用的氟化物腐蝕的問(wèn)題,制備出不同直徑的光學(xué)微腔。制備得到的光學(xué)微腔在SEM照片中呈現(xiàn)出較低的邊緣粗糙度,有效降低了散射帶來(lái)的光學(xué)損耗。3.通過(guò)使用氧化硅微光纖耦合。我們測(cè)試了制備得到的硫化砷微盤腔的品質(zhì)因子,測(cè)得直徑60μm,厚度900nm光學(xué)微盤腔的本征品質(zhì)因子在1550nm波段可以高達(dá)2.1×106。由于微光纖的使用和硫化砷邊緣懸空的特性,光纖與硫化砷微盤腔之間的相對(duì)位置可以自由調(diào)整,從而可以改變耦合狀態(tài)。我們研究了耦合深度隨光纖-微盤間隙的變化情況。在實(shí)驗(yàn)中使用一片50μm直徑的硫化砷光學(xué)微盤腔實(shí)現(xiàn)了98.6%的耦合深度。實(shí)現(xiàn)該耦合的模式耦合深度為25%時(shí),測(cè)得本征品質(zhì)因子為8.4×105。同時(shí)外部損耗—本征損耗比值隨耦合深度的變化與理論很好地契合。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN05

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2 張麗麗;劉四新;吳俊軍;屈樂(lè)樂(lè);;探地雷達(dá)品質(zhì)因子Q值估計(jì)方法[J];數(shù)據(jù)采集與處理;2014年04期

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本文編號(hào)：1262736