[发明专利]一种超稳定超高精细度微光学腔的制作方法

摘要

本发明涉及微光学腔，具体为一种超稳定超高精细度微光学腔的制作方法。本发明是解决了现有微光学腔精细度较低无法满足测量要求的问题。一种超稳定超高精细度微光学腔的制作方法包括如下步骤：选两片镜片；构建与密闭操作空间相连的空气净化装置；将两片镜片与两个片状压电陶瓷分别粘结在一起形成微光学腔；计算微光学腔的腔长、精细度；将微光学腔放置于真空气室中并维持真空度为10-8Pa。本发明制作出的光学腔精细度可达33万，可广泛适用于环境监测、材料分析、生物医药、食品卫生、安全生产以及信息技术领域。

主权项

一种超稳定超高精细度微光学腔的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)用生物显微镜选两片膜层完好、无污渍、无划痕、无凹坑且反射率大于99.999%的第一镜片（7）、第二镜片（8），第一镜片（7）、第二镜片（8）的反射面端均为锥状；除去第一镜片（7）和第二镜片（8）表面的灰尘；(2)构建用于制作微光学腔的空气净化装置，空气净化装置包括依次级联的空气泵（1）、第一密封广口瓶（2）、第二密封广口瓶（3）、以及第三密封广口瓶（4）；第一密封广口瓶（2）、第二密封广口瓶（3）内均装有水，第三密封广口瓶内装有干燥剂（5）；第三密封广口瓶（4）与密闭操作空间（6）相连，密闭操作空间（6）上开有出气口；(3)在密闭操作空间（6）中用真空胶将第一镜片（7）粘接在工作于剪切模式的第一片状压电陶瓷（9）上后一起放在操作平台上，距第一片状压电陶瓷（9）水平方向2.8‑3.2mm处放置工作于剪切模式的第二片状压电陶瓷（10）并使第一片状压电陶瓷（9）、第二片状压电陶瓷（10）的剪切方向均为欲构建光学腔的腔轴方向；将第二镜片（8）粘接在支撑于操作平台上的五维精密镜架（11）底部并从顶部靠近第二片状压电陶瓷（10）直至距第二片状压电陶瓷（10）的上表面0.5mm处，调整第二镜片（8）的位置使得第一镜片（7）与第二镜片（8）处于同一光轴上且反射面相对；(4)用CCD或放大镜观测将第一镜片（7）、第二镜片（8）的反射面靠近使其距离为10um‑500um；将波长调节范围在0‑20nm的激光器（12）发出的具有工作波长的不可见激光与可见光激光器（13）发出的可见激光注入光束空间重合器件（14）中使其出射光在空间中重合后经透镜组合（15）一起入射到第一镜片（7）上；将高压放大器与第一片状压电陶瓷（9）相连扫描第一镜片（7）并调节第二镜片（8）的位置和俯仰角度使得可见激光位于第一镜片（7）与第二镜片（8）的左右表面之间的干涉环均重合；此时第一镜片（7）、第二镜片（8）的位置对齐，第一镜片（7）、第二镜片（8）、第一片状压电陶瓷（9）、以及第二片状压电陶瓷（10）形成光学腔；(5)关闭可见光激光器（13），用位于光学腔另一侧的高带宽光电探测器（17）探测不可见激光的腔透射光强变化，微细调节第二镜片（8）的位置和俯仰角度使光学腔中基模占有90%以上的能量，将第二镜片（8）与第二片状压电陶瓷（10）粘结在一起，取走五维精密镜架（11）；接着调节不可见激光的波长使其与光学腔的相邻两个纵模共振，用波长计记录两个共振波长得到光学腔的自由光谱区从而确定光学腔的腔长；(6)将光学腔放于由交叉排列的三层无氧铜块和三层硅胶制成的弹性缓冲块构成的三级微腔被动隔振底座上，用电光调制器在入射到第一镜片（7）前的不可见激光上加5‑500Mhz的调制信号，线性扫描光学腔的腔长得到光学腔的透射谱，在透射谱上得到主模和调制边带从而计算出光学腔的线宽；多次扫描光学腔的腔长得到多组透射谱从而计算出线宽平均值，用得到的自由光谱区和线宽的平均值相比计算出微腔的精细度，继而根据精细度计算出光学腔的总体损耗和品质因子；（7）在光束空间重合器件（14）与透镜组合（15）之间设置偏振镜片（16），转动偏振镜片（16）从而改变不可见激光的偏振方向，用高带宽光电探测器（17）探测得到光学腔的透射谱，在透射谱上得到不同偏振方向的主膜频率差从而计算出光学腔的双折射光轴，继而确定不可见激光的偏振方向；(8)把光学腔放置于真空气室中，将第一片状压电陶瓷（9）、第二片状压电陶瓷（10）与安装于真空气室内的控制电极用耐150摄氏度高温的导线连接；经过烘烤抽气后，用真空离子泵维持真空气室内的真空度为10‑8Pa。