45°光纖微反射鏡聚焦離子束加工及多軸位移檢測(cè)研究

李 俊，李嘉偉，張鼎博，劉 旭，李 闊，馬 天，王偉峰，翟小偉

（1.西安科技大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710054；2.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，安徽 合肥 230026；3.蚌埠學(xué)院 電子與電氣工程學(xué)院，安徽 蚌埠 233030）

引言

研究表明，聚焦離子束（focused ion beam，F(xiàn)IB）技術(shù)[1-4]可以在多種不同材料上加工微型或納米結(jié)構(gòu)。由于FIB加工過(guò)程中使用的粒子束光斑尺寸小，可以制備出比束流直徑小得多的納米間隙[5]，同時(shí)具有高質(zhì)量表面光潔度[6]，因此在高分辨率加工領(lǐng)域備受關(guān)注。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被用于光纖的微結(jié)構(gòu)的制造[7-8]，也已實(shí)現(xiàn)了許多以光纖微結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的應(yīng)用，例如波導(dǎo)特性的修改[9]、長(zhǎng)周期光柵的制造[10-13]、干涉?zhèn)鞲械墓饫w末端微型切口腔的微加工[14]、原子力顯微鏡的光纖端部微懸臂梁的制造等[15]。這些結(jié)構(gòu)中的大部分被認(rèn)為是2.5維度的，即由光纖加工的二維平面結(jié)構(gòu)部分和第3個(gè)維度是有限的部分（不是深度）構(gòu)成，加工的結(jié)構(gòu)不隨深度的變化而變化。對(duì)于光纖端面上的微結(jié)構(gòu)而言，在微米尺度下，隨著加工深度的變化，微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸發(fā)生了變化。而控制FIB在3個(gè)維度的加工步進(jìn)量，實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度的全三維光纖結(jié)構(gòu)修飾，仍然是FIB微納加工技術(shù)目前研究的一個(gè)方向。

本文采用FIB微加工技術(shù)，直接在標(biāo)準(zhǔn)四芯單模光纖的端面設(shè)計(jì)和加工45°微反射鏡結(jié)構(gòu)，鏡的位置位于目標(biāo)光纖的纖芯中，將纖芯中的光波通過(guò)加工的45°微反射鏡結(jié)構(gòu)射向光纖側(cè)面?zhèn)鬏數(shù)酱郎y(cè)發(fā)射面，由光纖包層和待測(cè)反射體表面構(gòu)成法布里-珀羅（Fabry-Perot，F(xiàn)-P）光學(xué)干涉腔，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向上的微位移的絕對(duì)測(cè)量。……