一种PMMA光学微型谐振腔的制备方法与应用技术

本发明专利技术揭示了一种PMMA光学微型谐振腔的制备方法与应用。所述制备方法包括：提供聚甲基丙烯酸甲酯溶于有机溶剂中，形成浓度为0.5wt％-10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯溶液；提供具有疏水表面的衬底，并且所述衬底对于选定波长的光线的折射率低于所述聚甲基丙烯酸甲酯；将所述聚合物溶液打印至所述衬底的疏水表面，通过咖啡环效应形成所述PMMA光学微型谐振腔。本发明专利技术的PMMA光学微型谐振腔制备方法通过喷墨打印方法进行制备，所制得的光学微腔尺寸小，表面粗糙度低，光损耗低，同时，本发明专利技术的制备方法不需要光刻工艺、节省原料，并且可大量重复制造，工艺简单，相对于现有技术而言，具有易集成、低成本、简易工艺、高效率的优点。高效率的优点。高效率的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种PMMA光学微型谐振腔的制备方法与应用


[0001]本专利技术属于光子学器件制备
，具体涉及一种PMMA光学微型谐振腔制备方法与应用。

技术介绍

[0002]光学微腔是一种闭合的腔体结构，该结构可以将光约束在其腔体内部，从而使光保持着稳的行波传输模式。光学微腔在光学滤波器，低阈值激光器，以及生物传感器等方面均有广泛运用。目前用于制造光学微腔的材料大多为硅基材料和无定形玻璃材料，聚合物材料因其较强的可塑性而在制造光学微腔上具有广阔的发展空间。
[0003]传统的光学微腔的制造需要光刻或者离子束刻蚀等方法，这些方法制备条件苛刻，工艺复杂，耗费过高且难以实现批量生产。同时因为制造方法的原因，硅基材料制造出的光学微腔难以与其他器件集成。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种PMMA光学微型谐振腔的制备方法，以克服现有技术中存在的不足。
[0005]为实现前述专利技术的目的，本专利技术实施例采用的技术方案包括：
[0006]本专利技术实施例提供一种PMMA光学微型谐振腔的制备方法，其包括：
[0007]提供聚甲基丙烯酸甲酯溶于有机溶剂中，形成浓度为0.5wt％-10wt％聚甲基丙烯酸甲酯溶液；
[0008]提供具有疏水表面的衬底，并且所述衬底对于选定波长的光线的折射率低于所述聚甲基丙烯酸甲酯；
[0009]将所述聚合物溶液打印至所述衬底的疏水表面，通过咖啡环效应形成所述PMMA光学微型谐振腔。
[0010]进一步地，所述PMMA光学微型谐振腔的制备方法包括：将所述衬底加热至设定温度，之后将所述聚合物溶液打印至所述衬底的疏水表面。
[0011]更进一步地，所述设定温度为60-90℃。
[0012]进一步地，所述PMMA光学微型谐振腔的制备方法包括：在打印时，打印喷头的移动速度为3-7mm/s，喷射出的液滴体积为50-60pL，打印喷头与衬底表面的距离为0.5-1cm。
[0013]本专利技术实施例还提供一种光学设备，其包括：由前述方法制备的PMMA光学微型谐振腔。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0015](1)本专利技术PMMA光学微型谐振腔的制备方法，通过喷墨打印方法进行制备，所制得的光学微腔尺寸小，表面粗糙度低，光损耗低，同时，本专利技术所提供的制备方法不需要光刻工艺、节省原料，并且可大量重复制造，工艺简单，相对于现有技术而言，具有易集成、低成本、简易工艺，高效率的优点；此外，通过本专利技术方法制造的微腔结构可控，可以通过调整
PMMA的浓度实现由微环腔到微盘腔的转变，还可以以聚四氟乙烯等低表面能材料作为衬底制造出半球结构的谐振腔。
[0016](2)本专利技术PMMA光学微型谐振腔的制备方法，其中，由于所配制的PMMA打印墨水性能稳定，无颗粒，所以在喷墨打印过程中喷孔不会堵塞，且喷射状态稳定，几乎没有卫星点。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本申请实施例1中PMMA光学微型谐振腔的制备方法的流程图。
[0019]图2是本申请一实施方式中PMMA光学微型谐振腔的原子力显微镜图。
具体实施方式
[0020]通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本专利技术。本文中揭示本专利技术的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本专利技术的示范性，本专利技术可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本专利技术的代表性基础。
[0021]鉴于现有技术中存在的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要是针对现有由于硅基材料制造出的光学微腔难以与其他器件集成的问题，通过喷墨打印进行制备光学微腔，喷墨打印是一种非接触式制造技术，其工作原理是通过喷头将墨水逐滴喷射在目标位置上。在这项技术制造过程中“咖啡环效应”是一种较为常见的现象，咖啡环效应促使成型材料沉积在液滴的边缘，最终得到的图案呈现圆环状，与回音壁模式微腔的结构十分相似，因此可以通过配制合适的墨水可以实现光学微腔的高效率，低成本制造，在实现光学微腔与其他光电元件的集成上具有巨大的潜力。如下将对该技术方案、其实施过程及原理作进一步的解释说明。
[0022]本专利技术实施例提供了一种PMMA光学微型谐振腔的制备方法，其包括：
[0023]提供聚甲基丙烯酸甲酯溶于有机溶剂中，形成浓度为0.5wt％-10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯溶液；
[0024]提供具有疏水表面的衬底，并且所述衬底对于选定波长的光线的折射率低于所述聚甲基丙烯酸甲酯；
[0025]将所述聚合物溶液打印至所述衬底的疏水表面，通过咖啡环效应形成所述PMMA光学微型谐振腔。
[0026]在本专利技术实施例的一些优选方案中，所述PMMA光学微型谐振腔制备方法包括：将所述衬底加热至设定温度，之后将所述聚合物溶液打印至所述衬底的疏水表面。
[0027]在一些优选实施例中，所述设定温度为60-90℃。
[0028]在本专利技术实施例的一些优选方案中，所述PMMA光学微型谐振腔的制备方法包括：在打印时，打印喷头的移动速度为3-7mm/s，喷射出的液滴体积为50-60pL，打印喷头与衬底
表面的距离为0.5-1cm。
[0029]在一些优选实施例中，所述有机溶剂可以包括乙酸乙酯、甲苯、二甲基甲酰胺、1-甲基-2吡咯烷酮、二甲亚砜、叔丁醇、正己烷、乙二醇、乙醇等中的一种或多种的组合，但不局限于此。
[0030]在一些更为优选的实施例中，所述有机溶剂为乙酸乙酯和二甲基甲酰胺的混合溶液。
[0031]在一些优选实施例中，所述聚甲基丙烯酸甲酯与有机溶剂的质量比为0.5-5∶10。
[0032]在一些更为优选的实施例中，所述聚甲基丙烯酸甲酯溶液的黏度为1-10cps，表面张力为25-35mN/m。
[0033]在本专利技术实施例的一些优选方案中，所述PMMA光学微型谐振腔的制备方法包括：将聚甲基丙烯酸甲酯和有机溶剂以0.5～5∶10的质量比混合均匀，然后于40-60℃反应1-2h，之后冷却至室温，获得聚甲基丙烯酸甲酯溶液。
[0034]在一些优选实施例中，所述衬底的材质可以包括聚二甲基硅氧烷或聚四氟乙烯中的任一种，但不局限于此。
[0035]在一些优选实施例中，所述打印可以采用按需喷射打印机、连续喷射打印机中的任一种，但不局限于此。
[0036]本专利技术实施例还提供了一种光学设备，其包括：由前述方法制备的PMMA光学微型谐振腔。
[0037]为了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PMMA光学微型谐振腔的制备方法，其特征在于包括：提供聚甲基丙烯酸甲酯溶于有机溶剂中，形成浓度为0.5wt％-10wt％聚甲基丙烯酸甲酯溶液；提供具有疏水表面的衬底，并且所述衬底对于选定波长的光线的折射率低于所述聚甲基丙烯酸甲酯；将所述聚合物溶液打印至所述衬底的疏水表面，通过咖啡环效应形成所述PMMA光学微型谐振腔。2.根据权利要求1所述的PMMA光学微型谐振腔的制备方法，其特征在于包括：将所述衬底加热至设定温度，之后将所述聚合物溶液打印至所述衬底的疏水表面。3.根据权利要求2所述的PMMA光学微型谐振腔的制备方法，其特征在于：所述设定温度为60-90℃。4.根据权利要求1所述的PMMA光学微型谐振腔的制备方法，其特征在于包括：在打印时，打印喷头的移动速度为3-7mm/s，喷射出的液滴体积为50-60pL，打印喷头与衬底表面的距离为0.5-1cm。5.根据权利要求1所述的PMMA光学微型谐振腔的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂包括乙酸乙酯、甲苯、二甲基甲酰胺、1-甲基-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞，谢永林，钱波，郭浩，吴其鑫，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：