一种基于飞秒激光光刻技术的光波导隔离器的制作方法技术

技术编号:22329311 阅读:116 留言:0更新日期:2019-10-19 12:07
本发明专利技术公开了一种基于飞秒激光光刻技术的光波导隔离器的制作方法,包括以下步骤:S1、将长方体形的磁旋光玻璃块的六个侧面均抛光,备用;S2、将磁旋光玻璃块置于飞秒激光光刻系统中,对磁旋光玻璃块进行加工,以在磁旋光玻璃块中沿其长度方向写入光波导;S3、搭建用于测量磁旋光玻璃中波导的旋光特性的检测装置;S4、将步骤S2中处理完的磁旋光玻璃块的长度方向的两端抛光,使得磁旋光玻璃块中的光波导贯穿磁旋光玻璃块,并在磁旋光玻璃块的光波导的两侧分别设置起偏器和旋转检偏器,磁旋光玻璃块及其两侧的起偏器和旋转检偏器构成光波导隔离器。本发明专利技术提供一种制作光波导隔离器的方法。

A fabrication method of waveguide isolator based on femtosecond laser lithography

【技术实现步骤摘要】
一种基于飞秒激光光刻技术的光波导隔离器的制作方法
本专利技术涉及光波导隔离器的加工方法领域。更具体地说,本专利技术涉及一种基于飞秒激光光刻技术的光波导隔离器的制作方法。
技术介绍
飞秒激光是一种峰值功率极高的超短脉冲激光,在光存储、光通信、精密加工等领域有巨大的应用价值,近年来,利用飞秒激光加工透明介质材料引起了人们极大的兴趣。当飞秒激光被聚焦到透明介质内,达到一定阈值后,在焦点附近的有限区域内会产生多光子电离、雪崩电离等效应,这种局部的能量沉积可以在介质材料内部产生结构和折射率的永久改变,利用这种机制,可以制作复杂的三维光子结构,比如波导,光栅,波导耦合器,分束器,波导偏振器和波导激光器等等。总之,飞秒激光直写光子结构为实现高密度集成光子芯片提供了一种有效手段。磁旋光玻璃也叫法拉第(Faraday)旋光玻璃,是一种新兴的功能材料,由于自身的Faraday效应,在磁光器件中已被广泛的应用。除此之外,由于其在可见光及近红外波段的透射率较高,磁旋光玻璃也被大量应用于大功率激光输出控制中。因此,在磁旋光介质上制作三维光子结构也成为了光子器件制造的一个热点,在集成光学领域有着重要的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制作光波导隔离器的方法。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点,提供了一种基于飞秒激光光刻技术的光波导隔离器的制作方法,包括以下步骤:S1、将长方体形的磁旋光玻璃块的六个侧面均抛光,备用;S2、将所述步骤S1得到的磁旋光玻璃块置于飞秒激光光刻系统中,对所述磁旋光玻璃块进行加工,具体为,在所述磁旋光玻璃块中沿其长度方向写入光波导;S3、搭建用于测量磁旋光玻璃中波导的旋光特性的检测装置,所述检测装置包括均沿纵向并从前至后依次设置的激光发射机构、起偏器、第一显微物镜、波导、第二显微物镜、旋转检偏器和探测器,然后在沿纵向在所述波导所在区域施加磁场强度为A的磁场,施加磁场前后所述旋转检偏器的读数始终保持为零,得到施加磁场前后所述旋转检偏器的角度差Δθ;S4、将所述步骤S2中处理完的所述磁旋光玻璃块的长度方向的两端抛光,使得所述磁旋光玻璃块中的光波导贯穿所述磁旋光玻璃块,并在所述磁旋光玻璃块的光波导的两侧分别设置起偏器和旋转检偏器,且所述起偏器和旋转检偏器之间的夹角为45°,在所述磁旋光玻璃块所在区域施加磁场强度为的磁场,所述磁旋光玻璃块及其两侧的起偏器和旋转检偏器构成所述光波导隔离器。优选的是,所述的一种基于飞秒激光光刻技术的光波导隔离器的制作方法中,所述步骤S2中将所述步骤S1得到的磁旋光玻璃块置于飞秒激光光刻系统中,并在飞秒激光的写入功率为3mW,写入速度为40μm/s,纵向写入波导长度为1mm的条件下对所述磁旋光玻璃块进行加工。优选的是,所述的一种基于飞秒激光光刻技术的光波导隔离器的制作方法中,所述步骤S2中激光发射机构发出的激光的波长为980nm。优选的是,所述的一种基于飞秒激光光刻技术的光波导隔离器的制作方法中,所述步骤S3中第一显微物镜为10×显微物镜。优选的是,所述的一种基于飞秒激光光刻技术的光波导隔离器的制作方法中,所述步骤S3中第二显微物镜为10×显微物镜。本专利技术的基于飞秒激光光刻技术的光波导隔离器的制作方法为实现高密度集成光子芯片提供了一种有效手段,这种方法制作的光隔离器更加小型化,达到了波导的尺寸级别,能够有效地对光路中反向传播的干扰光进行隔离。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术所述的S1中波导的PCM图;图2为本专利技术所述的S1中980nm激光模场图;图3为本专利技术所述的S1中波导横截面的折射率分布图;图4为本专利技术所述的检测装置的结构示意图;图5为本专利技术所述的光波导隔离器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是,在本专利技术的描述中,术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本专利技术和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1-图5所示,本专利技术的实施例提供一种基于飞秒激光光刻技术的光波导隔离器的制作方法,包括以下步骤:S1、将长方体形的磁旋光玻璃块1的六个侧面均抛光,备用;S2、将所述步骤S1得到的磁旋光玻璃块1置于飞秒激光光刻系统中,激光发射机构3发出的激光的波长为980nm,并在飞秒激光的写入功率为3mW,写入速度为40μm/s,纵向写入波导6长度为1mm的条件下对所述磁旋光玻璃块1进行加工,具体为,在所述磁旋光玻璃块1中沿其长度方向写入光波导;S3、如图4所示,搭建用于测量磁旋光玻璃中波导6的旋光特性的检测装置,所述检测装置包括均沿纵向并从前至后依次设置的激光发射机构3、起偏器4、第一显微物镜5、波导6、第二显微物镜7、旋转检偏器8和探测器2,其中第一显微物镜5和第二显微物镜7均为10×显微物镜然后在沿纵向在所述波导6所在区域施加磁场强度为A的磁场,施加磁场前后所述旋转检偏器8的读数始终保持为零,得到施加磁场前后所述旋转检偏器8的角度差Δθ;S4、将所述步骤S2中处理完的所述磁旋光玻璃块1的长度方向的两端抛光,使得所述磁旋光玻璃块1中的光波导贯穿所述磁旋光玻璃块1,并在所述磁旋光玻璃块1的光波导的两侧分别设置起偏器4和旋转检偏器8,如图5所示,且所述起偏器4和旋转检偏器8之间的夹角为45°,在所述磁旋光玻璃块1所在区域施加磁场强度为的磁场,所述磁旋光玻璃块1及其两侧的起偏器4和旋转检偏器8构成所述光波导隔离器。上述技术方案中,飞秒激光光刻系统采用现有技术即可,授权公告号为CN205074681U的技术公开了一种基于飞秒激光器的多用途光刻系统,本方案中采用该光刻系统即可;S2中调整飞秒激光的写入功率为3mW,写入速度为40μm/s,纵向写入波导6长度为1mm,波导6的侧面PCM图、激光模场图和横截面折射率分布图分别如图1-图3所示,可以看出波导6导光性质良好,980nm激光模场大小约为10μm,波导6中心区域的折射率变化最大,原因是激光光束呈高斯分布,中心区域的峰值功率最大,单位时间积累的能量最多,诱导的折射率变化更大,最大的折射率变化△n=4.5×10-4;然后通过搭建了一套检测装置来测量磁旋光玻璃中波导6的旋光特性,检测装置包括均沿纵向并从前至后依次设置的激光发射机构3、起偏器4、第一显微物镜5、波导6、第二显微物镜7、旋转检偏器8和探测器2,然后在沿纵向在所述波导6所在区域施加磁场强度为A的磁场,施加磁场前后所述旋转检偏器8的读数始终保持为零,得到施加磁场前后所述旋转检偏器8的角度差Δθ,例如沿波导6方向加入强度为0.25T的磁场,得到施加磁场前后所述旋转检偏器8的角度为3.5°,这样激光经过加有磁场的波导6之后,它的偏振方向发生了3.5°的旋转,这样理论上旋光角度达到45°时,磁场强度为3.2T,所以如图5所示,磁旋光玻璃块1的光波导的两侧分别设置起偏器4和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于飞秒激光光刻技术的光波导隔离器的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、将长方体形的磁旋光玻璃块(1)的六个侧面均抛光,备用;S2、将所述步骤S1得到的所述磁旋光玻璃块(1)置于飞秒激光光刻系统中,对所述磁旋光玻璃块(1)进行加工,具体为,在所述磁旋光玻璃块(1)中沿其长度方向写入光波导;S3、搭建用于测量磁旋光玻璃中波导的旋光特性的检测装置,所述检测装置包括均沿纵向并从前至后依次设置的激光发射机构(3)、起偏器(4)、第一显微物镜(5)、波导(6)、第二显微物镜(7)、旋转检偏器(8)和探测器(2),然后在沿纵向在所述波导(6)所在区域施加磁场强度为A的磁场,施加磁场前后所述旋转检偏器(8)的读数始终保持为零,得到施加磁场前后所述旋转检偏器(8)的角度差Δθ;S4、将所述步骤S2中处理完的所述磁旋光玻璃块(1)的长度方向的两端抛光,使得所述磁旋光玻璃块(1)中的光波导贯穿所述磁旋光玻璃块(1),并在所述磁旋光玻璃块(1)的光波导的两侧分别设置起偏器(4)和旋转检偏器(8),且所述起偏器(4)和旋转检偏器(8)之间的夹角为45°,在所述磁旋光玻璃块(1)所在区域施加磁场强度为...

【技术特征摘要】
1.一种基于飞秒激光光刻技术的光波导隔离器的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、将长方体形的磁旋光玻璃块(1)的六个侧面均抛光,备用;S2、将所述步骤S1得到的所述磁旋光玻璃块(1)置于飞秒激光光刻系统中,对所述磁旋光玻璃块(1)进行加工,具体为,在所述磁旋光玻璃块(1)中沿其长度方向写入光波导;S3、搭建用于测量磁旋光玻璃中波导的旋光特性的检测装置,所述检测装置包括均沿纵向并从前至后依次设置的激光发射机构(3)、起偏器(4)、第一显微物镜(5)、波导(6)、第二显微物镜(7)、旋转检偏器(8)和探测器(2),然后在沿纵向在所述波导(6)所在区域施加磁场强度为A的磁场,施加磁场前后所述旋转检偏器(8)的读数始终保持为零,得到施加磁场前后所述旋转检偏器(8)的角度差Δθ;S4、将所述步骤S2中处理完的所述磁旋光玻璃块(1)的长度方向的两端抛光,使得所述磁旋光玻璃块(1)中的光波导贯穿所述磁旋光玻璃块(1),并在所述磁旋光玻璃块(1)的光波导的两侧分别设置起偏器(4)和旋转检偏器(8),且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:侯方刘欣徐智忠
申请(专利权)人:北京兆维智能装备有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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