一種基于聚合物的基橫模微柱形激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于聚合物的基橫模微柱形激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，微型化和集成化是激光器發(fā)展的一個必然趨勢，隨著激光器特征尺寸的減小，激光器的制作工藝變得復(fù)雜，使制作效率降低，成本提高。
[0003]激光器的分布式布拉格反射器(DBR)具有兩種不同折射率的半導(dǎo)體材料以ABAB的方式交替排列組成的周期結(jié)構(gòu)，常用半導(dǎo)體材料作為薄膜材料，半導(dǎo)體材料的折射率差別較小，因此，半導(dǎo)體材料需要用較多的層數(shù)才能得到高反射率，不利于簡化工藝和降低成本。
[0004]激光器微型化和集成化導(dǎo)致用于制作激光器的傳統(tǒng)光刻技術(shù)越來越復(fù)雜，光刻的成本不斷增加。此外，受光衍射極限的限制，傳統(tǒng)光刻在制作小型光學(xué)器件時的分辨率不高；電子束光刻雖有較高的分辨率，但其工藝產(chǎn)率低，不適合大批量生產(chǎn)；X_ray光刻的產(chǎn)率雖高，但是這種光刻的掩膜板和曝光系統(tǒng)非常復(fù)雜且昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于聚合物的基橫模微柱形激光器，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中，激光器生產(chǎn)工藝技術(shù)復(fù)雜，制作成本高，產(chǎn)率低，不適用大規(guī)模生產(chǎn)的問題。
[0006]本發(fā)明提出的一種基于聚合物的基橫模微柱形激光器，包括基底和至少一個微柱形光學(xué)單元，光學(xué)單元安裝在基底上，光學(xué)單元包括諧振腔和兩個分布式布拉格反射器，諧振腔夾持在兩個分布式布拉格反射器之間，分布式布拉格反射器具有由兩種不同折射率的聚合物薄膜交替排列形成的周期結(jié)構(gòu)，諧振腔選用有機(jī)半導(dǎo)體或摻雜有有源介質(zhì)的單層聚合物薄膜制作。
[0007]在上述技術(shù)方案中，通過設(shè)計光學(xué)單元，并將光學(xué)單元設(shè)計為微柱形，可用于基橫模發(fā)射，并且易于與其它光學(xué)器件進(jìn)行耦合輸出，同時，可以為大批量重復(fù)性大面積制作奠定基礎(chǔ)；分布式布拉格反射器采用兩種不同折射率的聚合物薄膜交替排列形成周期結(jié)構(gòu)，一方面可以利用聚合物薄膜可選擇性好、易于加工、成本低和可調(diào)諧范圍大的優(yōu)點(diǎn)，另一方面，有利于通過膜層厚度的控制和層數(shù)控制來調(diào)節(jié)光學(xué)單元的反射率。
[0008]優(yōu)選地，所述聚合物薄膜為？5、？遍仏、？￥1(、04、？01^、？￥?和PC中的任意兩種。
[0009]優(yōu)選地，所述基底為玻璃、硅、聚合物材料中的一種。
[0010]優(yōu)選地，兩個分布式布拉格反射器中，遠(yuǎn)離基底的分布式布拉格反射器的光出射端為微透鏡結(jié)構(gòu)，從而可以提高光束的聚焦，提高光束的能量密度。
[0011]優(yōu)選地，所述微透鏡結(jié)構(gòu)采用納米壓印技術(shù)制成，具有制作速度快，成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0012]優(yōu)選地，所述光學(xué)單元的數(shù)量可為多個，且以陣列方式分布；通過光學(xué)諧振單元的陣列分布，可以并行多系統(tǒng)，如，用于并行光傳輸系統(tǒng)、并行處理計算機(jī)群機(jī)系統(tǒng)的光互連網(wǎng)絡(luò)以及星載自由空間超小型高性能光互連并行多處理機(jī)系統(tǒng)。
[0013]優(yōu)選地，光學(xué)單元采用以下步驟制成:
[0014]S1:在基底上設(shè)置工作層，工作層由兩層聚合物薄膜層及上述兩層聚合物薄膜層之間夾持的諧振腔形成，其中，聚合物薄膜層由兩種不同折射率的聚合物薄膜交替排列形成；
[0015]S2:將SI中獲得的工作層切分形成至少一個光學(xué)單元，且任一光學(xué)單元中具有一個諧振腔。
[0016]采用上述方式制備光學(xué)單元，具有成本低且速度快的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]優(yōu)選地，聚合物薄膜層采用以下步驟制成:
[0018]Al:將兩種不同折射率的聚合物薄膜交替疊放，得到多層聚合物薄膜疊合體；
[0019]A2:將Al中獲得的多層聚合物薄膜疊合體置于高溫的環(huán)境中使聚合物薄膜融化，在多層聚合物薄膜疊合體的頂面涂潤滑劑；
[0020]A3、用大滾輪碾壓A2中獲得的多層聚合物薄膜疊合體的頂面，控制碾壓的力度與速度，使各聚合物薄膜層厚度分布均勻，得到聚合物薄膜層狀體；
[0021]A4、判斷A3中獲得的聚合物薄膜層狀體的層數(shù)是否符合周期結(jié)構(gòu)的層數(shù)和厚度要求；若否，則利用切堆技術(shù)進(jìn)行切割得到周期結(jié)構(gòu)；或，利用切堆技術(shù)進(jìn)行切割得到周期結(jié)構(gòu)的組件后，堆積形成聚合物薄膜層。
[0022]優(yōu)選地，聚合物薄膜層采用以下步驟制成:
[0023]B1:調(diào)整旋涂機(jī)的轉(zhuǎn)速和旋涂機(jī)中旋涂溶液的濃度；
[0024]B2:采用旋涂機(jī)進(jìn)行旋涂和烘烤，獲得由兩種不同折射率的聚合物薄膜交替排列形成的聚合物薄膜層，其中，聚合物薄膜的光學(xué)厚度都等于發(fā)光波長的四分之一。
[0025]優(yōu)選地，聚合物薄膜層采用以下步驟制成:以共擠壓法將交替排列的兩種不同折射率的聚合物薄膜制成一體形成，所述共擠壓法采用多層共擠吹塑技術(shù)。
[0026]優(yōu)選地，在步驟S2中，聚合物薄膜層切分采用納米壓印技術(shù)。
[0027]本發(fā)明中，采用聚合物材料作為激光器的膜層材料，聚合物材料價廉，易獲得，易于成形處理，生產(chǎn)制作工藝簡單，材料性質(zhì)豐富，可選擇性較大，利于大批量制作；采用玻璃、硅、聚合物材料中的一種作為基底材料，具有選擇靈活，價格低廉的優(yōu)點(diǎn)；采用納米壓印技術(shù)，將光學(xué)單元壓制成微柱形，在遠(yuǎn)離基底的光出射端壓印出光學(xué)微透鏡，納米壓印技術(shù)對于微型化結(jié)構(gòu)的加工，具有加工成本低、制備周期短、且產(chǎn)量高的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0028]圖1為聚合物薄膜層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為基底與光學(xué)單元連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]如圖1和2所示，本發(fā)明提出的一種基于聚合物的基橫模微柱形激光器，包括一個基底I和多個微柱形光學(xué)單元2，其中:
[0031]光學(xué)單元2呈陣列分布，可用于并行光傳輸系統(tǒng)、并行處理計算機(jī)群機(jī)系統(tǒng)的光互連網(wǎng)絡(luò)以及星載自由空間超小型高性能光互連并行多處理機(jī)系統(tǒng)。光學(xué)單元2包括兩個分布式布拉格反射器4、所述兩個分布式布拉格反射器4之間夾持的諧振腔3，所述分布式布拉格反射器4具有由兩種不同折射率的聚合物薄膜交替排列形成的周期結(jié)構(gòu)；所述諧振腔3選用有機(jī)半導(dǎo)體或摻雜有有源介質(zhì)的單層聚合物薄膜制作，兩個分布式布拉格反射器4中，遠(yuǎn)離基底I的分布式布拉格反射器4的光出射端為微透鏡結(jié)構(gòu)5。
[0032]分布式布拉格反射器4具有由兩種不同折射率的聚合物薄膜交替排列形成的周期結(jié)構(gòu)，聚合物薄膜價廉，容易獲得，且加工工藝成熟，可以通過改變聚合物薄膜膜層厚度來調(diào)節(jié)激光器的發(fā)光波長，雙向拉伸多層膜可快速、可逆地對激光器的發(fā)光波長進(jìn)行調(diào)諧；通過改變聚合物薄膜的層數(shù)、高低折射率的比值來改變分布式布拉格反射器在發(fā)光波長處的反射率。聚合物薄膜采