(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211109681.6 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 上海大学 地址 200444 上海市宝山区上 大路99号 (72)发明人 郭海润　刘拓　高友　王思宇　 孙苏皖　 (74)专利代理 机构 贵州派腾知识产权代理有限 公司 521 14 专利代理师 唐斌 (51)Int.Cl. B24B 29/02(2006.01) B24B 41/06(2012.01) B24B 41/04(2006.01) B24B 47/12(2006.01) B24B 57/02(2006.01)B24B 1/00(2006.01) (54)发明名称 一种回音壁模式光学微型谐振腔制备装置 及制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种回音壁模式光学微型谐 振腔制备装置及制备方法， 制备装置包括同轴电 机、 样品传动轴、 抛光台、 抛光垫、 以及盛装抛光 液的抛光液滴管； 制备方法是利用抛光液磨制样 品直至样品的表面形貌达到既定的量化要求， 制 备的回音壁模式光学微型谐振腔， 其固有品质因 子与表面粗糙度均方根值负相关， 且优于1010。 本发明具有较大的普适性， 尤其对于材料选择范 围更大， 谐振腔制备的成本也更低， 也适用于修 复回音壁模式光学微型谐振腔因表 面受损(或受 污染)而引起的谐振腔品质因子劣化效应 。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115464535 A 2022.12.13 CN 115464535 A 1.一种回音壁模式光学微型谐振腔制备装置， 其特征在于： 制备装置包括同轴电机 (1)、 样品传动轴(2)、 抛光台(3)、 抛光垫(4)、 以及盛装抛光液的抛光液滴管(5)； 其中样品 传动轴(2)与同轴电机(1)安装在同一个水平面上， 抛光垫(4)放置在抛光台(3)上， 光学样 品被夹持在样品传动轴(2)上。 2.根据权利要求1所述的回音壁模式光学微型谐振腔制备装置， 其特征在于： 所述同轴 电机(1)类型包括气浮电机、 轴承电机 。 3.根据权利要求1所述的回音壁模式光学微型谐振腔制备装置， 其特征在于， 控制参量 包括： 同轴电机偏心率、 转速、 样品尺寸、 材 料硬度、 抛光液颗粒度、 抛光时间； 其中同轴电机偏心率须不大于0.1mm、 转速可低于500转/分钟并保持不变、 样品的尺寸 直径为3‑20mm、 厚度为0.2 ‑2mm， 莫氏硬度小于9、 使用统一颗粒度的抛光粉或者混合颗粒度 的抛光粉、 抛光时间多次循环进行。 4.一种回音壁模式光学微型谐振腔制备方法， 其特征在于： 利用抛光液磨制样品直至 样品的表面形貌达到既定的量化要求， 制备 的回音壁模式光学微型谐振腔， 其固有品质因 子与表面 粗糙度均方根 值负相关， 且 优于1010。 5.根据权利要求4所述的回音壁模式光学微型谐振腔制备方法， 其特征在于： 所述制备 方法包括如下步骤： 步骤1： 将 样品安装于样品传动轴(2)； 步骤2： 将 样品传动轴安装于同轴电机(1)上； 步骤3： 选择 抛光液颗粒度， 制备 抛光液； 步骤4： 将抛光液匀速滴于抛光台(3)上的抛光垫(4)中； 步骤5： 开启同轴电机(1)， 设置电机转速； 步骤6： 调整抛光台(3)的三维位移量， 使抛光台(3)上的抛光垫(4)接近并接触样品外 缘； 步骤7： 设定时间长度， 进行样品外缘抛光； 步骤8： 重复步骤3 ‑步骤7， 依次完成样品的同轴初始化、 外缘倒角、 外缘粗抛光、 外缘精 细抛光； 步骤9： 样品清洗， 以及外缘的表面形貌表征； 步骤10： 重复步骤8 ‑步骤9， 直至样品外缘的表面形貌 达到既定的量 化要求； 步骤11： 搭建扫描激光 光谱分析系统， 测量 光学微型谐振腔的品质因子 。 6.根据权利要求5所述的回音壁模式光学微型谐振腔制备方法， 其特征在于： 在所述步 骤8中， 同轴初始化和外缘倒角的操作为： 控制抛光台(3)， 使抛光台上下前后移动， 调整到合 适的位置， 使样品所受压力为30克左右， 通过2000目的砂纸将样品形状磨削成与马达轴心 同心的圆片， 并磨削出V型倒角。 磨削后样品外缘 直径约为5毫米； 外缘粗抛光和精细抛光的操作为： 采用不同颗粒度的抛光液进行多次抛光， 首先对微 腔进行抛光， 消除磨削过程中出现的崩口和较大划痕； 其次清洗微腔表面， 更换新的抛光布 和抛光液， 再次对微腔进 行抛光， 消除上一颗粒度抛光过程中出现的划痕； 最后清洗微腔表 面， 更换新的抛光布和抛光液， 最后对微腔进行 抛光， 使得微腔表面 粗糙度可达纳米量级。 7.根据权利要求5所述的回音壁模式光学微型谐振腔制备方法， 其特征在于： 在所述步权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115464535 A 2骤10中， 样品外缘的表面形貌达到既定的量化要求为样品的表 面粗糙度均方根值达到1 ‑nm 量级， 谐振腔整体圆度优于95％。 8.根据权利要求5所述的回音壁模式光学微型谐振腔制备方法， 其特征在于： 在所述步 骤11中， 激光扫描光谱分析系统包括： 窄线宽可调谐激光器、 激光功率调节器、 光纤偏振控 制器、 锥型光纤、 光电探测器、 示波器， 对于测得的谐振腔信号， 对比理论模型进行数据拟 合， 拟合后获得谐振腔的固有品质因子和耦合品质因子， 并以此计算负载品质因子 。 谐振腔信号的理论表达式为： 其中： 式中erf(z)为误差函数。 Vs为激光频率扫描速率， κ 为谐振腔的总体损耗率， κe为耦合损 耗率， s0是激光幅度， δ0是初始频率失谐量。 9.根据权利要求5所述的所述的回音壁模式光学微型谐振腔制备方法， 其特征在于： 样 品外缘表面形貌表征包括表面粗糙度分布、 粗糙度均方根值和样品圆度； 品质因子包括固 有品质因子、 耦合品质因子和负载品质因子 。 10.根据权利要求5所述的回音壁模式光学微型谐振腔制备装置及制备方法， 其特征在 于： 制备工序完成后， 通过酒精与无尘纸将微腔表面残余抛光料擦拭干净， 通过白光干涉轮 廓仪观察微腔表面无残留时， 通过干涉式轮廓提取品外缘表面形貌表征信息； 然后测试微 腔品质因子， 将扫频激光耦合进入制作出的微腔腔体中， 再耦合出腔 体来得到透射谱， 对透 射谱中的曲线进行拟合， 便可得出该微腔的品质因子。 得出 的谐振腔 固有品质因子与表面 粗糙度均方根 值负相关， 且 优于1010。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115464535 A 3