一种表面等离激元激光器的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种表面等离激元激光器的制作方法，包括：在基板上依序层叠形成含有磁性物质的金属层、介质层和增益层，以形成表面等离激元部；在基板的背向表面等离激元部的表面上形成用于产生磁场的线圈；其中，表面等离激元部置于线圈所生成的磁场内，磁场的磁场方向与基板的面向表面等离激元部的表面平行。本发明专利技术的制作方法能够使表面等离激元激光器具有非互易光隔离特性。有非互易光隔离特性。有非互易光隔离特性。

【技术实现步骤摘要】
一种表面等离激元激光器的制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体微型激光器
，尤其涉及一种具有非互易光隔离特性的表面等离激元激光器的制作方法。

技术介绍

[0002]表面等离激元激光器通过介质周围的增益材料对表面等离激元进行放大，能够在深亚波长尺度下产生并操纵电磁场(光场)。由于不受衍射极限约束，表面等离激元激光器是实现高密度片上集成光学系统的理想光源，在高速光通信、高灵敏度生物探测、高密度数据存储等领域具有广阔的应用前景。
[0003]目前的表面等离激元激光器本质上是互易性器件，因此激光在集成光路系统中因连接器、滤波器等光子单元的反射进入到谐振腔中，对激光器的稳定性造成干扰，恶化激光器的性能，所以需要形成额外的光隔离结构才能保证激光的单向激射。但是，形成光隔离结构会增加表面等离激元激光器的尺寸，因此不利于等离激元激光器的集成。

技术实现思路

[0004]针对上述的现有技术缺陷，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0005]在本专利技术的一方面提供了一种表面等离激元激光器的制作方法，所述制作方法包括：
[0006]在基板上依序层叠形成含有磁性物质的金属层、介质层和增益层，以形成表面等离激元部；
[0007]在所述基板的背向所述表面等离激元部的表面上形成用于产生磁场的线圈；
[0008]其中，所述表面等离激元部置于所述线圈所生成的磁场内，所述磁场的磁场方向与所述基板的面向所述表面等离激元部的表面平行。
[0009]优选地，形成所述线圈的方法包括：<br/>[0010]在所述基板的背向所述表面等离激元部的表面上形成种子层；
[0011]在所述种子层上涂覆光刻胶后进行曝光显影，形成线圈图案层，以露出所述种子层的部分区域；
[0012]在所述部分区域上生长金属材料，所述金属材料的生长厚度小于所述线圈图案层的厚度；
[0013]剥离所述线圈图案层，并去除所述部分区域之外的所述种子层，以露出所述基板。
[0014]优选地，所述介质层的折射率低于所述增益层的折射率。
[0015]优选地，所述增益层由半导体纳米线、半导体纳米晶体、二维材料中的一种来制成。
[0016]优选地，所述金属层由铁、钴、镍中的至少一种来制成。
[0017]优选地，所述介质层由二氧化硅、二氟化镁、三氧化二铝、氟化锂中的一种来制成。
[0018]优选地，所述基板由硅、云母、氧化铝、二氧化硅中的一种来制成。
[0019]优选地，所述种子层和在所述部分区域上生长的金属材料由铜或金来制成。
[0020]优选地，所述介质层的厚度为1nm～50nm。
[0021]在本专利技术的另一方面提供了一种表面等离激元激光器，所述表面等离激元激光器由上述的制作方法来制成。
[0022]采用本专利技术提供的制作方法来制作表面等离激元激光器后，由于表面等离激元激光器的金属层含有磁性物质，使得所述表面等离激元激光器在横向磁场(也就是磁场方向与基板的面向金属层的表面平行的磁场)中产生磁光效应，使得作为所述表面等离激元部的构成部分的所述金属层成为磁光介质，从而能够对光线起到正向通过，反向隔离的作用，以此实现了表面等离激元激光器，即使没有额外的光隔离结构也能具有非互易光隔离特性，能够单向激射激光的目的。
附图说明
[0023]图1是根据本专利技术的实施例的表面等离激元激光器的制作流程图；
[0024]图2a至图2e是根据本专利技术的实施例的表面等离激元激光器的线圈的制程图；
[0025]图3是根据本专利技术的实施例的表面等离激元激光器的结构示意图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本专利技术的实施方式仅仅是示例性的，并且本专利技术并不限于这些实施方式。
[0027]在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节，例如：表面等离激元激光器的具体电路结构以及表面等离激元部、磁场发生部与电源之间的具体电路连接关系等。
[0028]如
技术介绍
中所述，目前的表面等离激元激光器本质上是互异性器件，需要形成额外的光隔离结构才能保证激光的单向激射。形成额外的光隔离结构的过程会提高表面等离激元激光器的制作难度，而且还能增加表面等离激元激光器的整体尺寸，从而限制了表面等离激元激光器的应用范围。
[0029]针对上述问题，根据本专利技术的实施例提供了一种表面等离激元激光器的制作方法，采用该制作方法来制作的表面等离激元激光器具有着非互易光隔离特性，具体实施方式如下。
[0030]本实施例提供的表面等离激元激光器的制作方法，如图1所示，该制作方法包括：
[0031]步骤S1、在基板1上形成表面等离激元部。具体地，在所述基板1上依序层叠含有磁性物质的金属层2、介质层3和增益层4。所述基板1优选由硅、云母、氧化铝、二氧化硅中的一种来制成，所述金属层2由铁、钴、镍中的至少一种来制成。其中，所述金属层2内含有等磁性物质，所述磁性物质可以是合金、铁氧体、金属间化合中的至少一种。所述介质层3的厚度为1nm～50nm，所述介质层3由二氧化硅、二氟化镁、三氧化二铝、氟化锂中的一种来制成，所述增益层4由半导体纳米线、半导体纳米晶体、二维材料中的一种来制成。其中，所述介质层3的折射率低于所述增益层4的折射率。
[0032]步骤S2、在所述基板1的背向所述表面等离激元部的表面上形成用于产生磁场的线圈。
[0033]其中，所述表面等离激元部置于所述线圈所生成的磁场内，所述磁场的磁场方向与所述基板1的面向所述表面等离激元部的表面平行。
[0034]采用本实施例提供的制作方法来制作表面等离激元激光器后，由于表面等离激元激光器的金属层2含有磁性物质，使得所述表面等离激元激光器在横向磁场(也就是磁场方向与基板1的面向金属层2的表面平行的磁场)中产生磁光效应，使得作为所述表面等离激元部的构成部分的所述金属层2成为磁光介质，从而能够对光线起到正向通过，反向隔离的作用，以此实现了表面等离激元激光器，即使没有额外的光隔离结构也能具有非互易光隔离特性，能够单向激射激光的目的。
[0035]而且，与现有的表面等离激元激光器相比，通过本实施例的制作方法来制作的表面等离激元激光器不需要额外的光隔离结构，因此采用该表面等离激元激光器来形成光学系统时，集成效率会更高，从而扩大了表面等离激元激光器应用范围。
[0036]具体地，如图2a至图2e所示，形成所述线圈5的方法包括：
[0037]步骤S31、在所述基板1的背向所述表面等离激元部的表面上形成种子层5a。具体地，所述种子层5a由铜或金来制成。
[0038]步骤S32、在所述种子层5a上涂覆光刻胶6后进行曝光显影，形成线圈图案层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面等离激元激光器的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：在基板上依序层叠形成含有磁性物质的金属层、介质层和增益层，以形成表面等离激元部；在所述基板的背向所述表面等离激元部的表面上形成用于产生磁场的线圈；其中，所述表面等离激元部置于所述线圈所生成的磁场内，所述磁场的磁场方向与所述基板的面向所述表面等离激元部的表面平行。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成所述线圈的方法包括：在所述基板的背向所述表面等离激元部的表面上形成种子层；在所述种子层上涂覆光刻胶后进行曝光显影，形成线圈图案层，以露出所述种子层的部分区域；在所述部分区域上生长金属材料，所述金属材料的生长厚度小于所述线圈图案层的厚度；剥离所述线圈图案层，并去除所述部分区域之外的所述种子层，以露出所述基板。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海超，王逸群，张宝顺，
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：