硅胶超高品质因子微谐振器的制造

花落画廊谐振腔局限光圆轨道，在其周边的^1-2光子在腔内的存储寿命，腔的品质因数（Q）的量化，可以与Q值超过腔为500ns以上。亿。由于其低的物质损失的结果已经证明，硅微腔迄今寿命最长的光子^1-2。由于部分循环光谐振腔外扩展，这些设备也可以被用来探测周围的环境。这种相互作用使生物学中的无数次的实验，如单分子生物检测和抗体抗原反应动力学，以及在其他领域，如超低阈值的微腔，薄膜的特性，腔量子电动力学研究的发展，发现。 ^3-7

两个主要的硅谐振腔的几何是微的microtoroi的D。这两款器件依靠二氧化碳激光回流步骤，以实现其超高Q值的因素（问> 100万美元^{）。1-2,8-9，}但有几个显着的差异，两种结构之间的。硅胶微球是自由站立，由一个单一的光纤，而在大型阵列使用光刻和蚀刻步骤的组合硅片上制造硅microtoroids可以支持。这些差异的影响，对于一个给定的实验设备是最佳。

在这里，我们提出了谐振腔两种类型的详细制作协议。虽然微谐振腔的制作相当简单，制造微型环芯共振腔，需要额外的专用设备和设施（洁净室）。因此，这额外的要求，也可能影响选择一个给定的实验设备。

介绍

光学重sonator有效地局限在特定波长，称为设备的谐振波长的光^。1-2这些光学谐振腔的共同优点的数字是质量因素或问：这个术语描述了光子寿命_（τO）在谐振器，这是直接关系到谐振器的光损失。因此，具有很高的Q因子的光学谐振器具有低光学损失，光子寿命长，和非常低的光子衰减率（1 _/τØ）。为光子寿命长，它是不可能建立的循环在这些设备中的光场强度非常大。这非常独特的属性允许这些设备将用于激光源和集成传感器^10。

独特的谐振子类回音壁模式光学微腔。在这些设备中，光被局限在外围的圆形轨道。因此，该领域还没有完全刀豆罚款内的设备，但evanesces到环境中。光学腔回音壁模式已经证明任何光学谐振腔的一些最高质量的因素^。9,11因此，这些设备被用于整个科学与工程，包括在基础物理研究，以及在电讯，生物检测实验。 ^3-7,12

制作光学微腔可以从各种材料和各种各样的几何图形。举几个例子包括硅和硅microtoroids的，硅，氮化硅和二氧化硅microdisks，micropillars，硅和聚合物微环^。13-17品质因数（Q）的范围内变化急剧的几何。虽然几何和高Q值在任何领域都是重要的考虑因素，在许多应用中，有更大的杠杆提高设备的性能通过Q增强。其中德泰众多选项以前的领导，二氧化硅微球和二氧化硅微型环芯共振器取得了一些最高的Q值^。1,9此外，作为一个非常低的光损失，可见通过近红外光谱，这两个球和二氧化硅的结果microtoroids能够保持其Q值的测试波长范围广泛^。18最后，因为硅胶是固有的生物相容性，它经常用于在生物检测实验。

除了 ​​在高物质的吸收，还有其他一些潜在的损失的机制，包括表面粗糙度，辐射损耗，污染损失^。2，通过优化设备的大小，它是可以消除贫困光学领域禁闭产生的辐射损失，内的设备。同样，存储在一个适当的环境清洁设备，表面污染可减至最低。因此，除了物质损失外，苏rface散射^2,8是关注的主要损失机制。

在硅器件，尽量减少使用激光回流焊技术，它通过表面张力引起的回流熔化二氧化硅表面散射。球面光学谐振器已研究多年，虽然它是只与制造技​​术的最新进展，研究人员已经能够制造高品质的硅光环形微谐振器（问> 100万美元），在硅衬底上，从而铺平了整合的方式微流体^。1

目前的一系列协议，详细介绍了如何制作二氧化硅微球和微型环芯共振腔。虽然建立硅微谐振腔，微型环芯共振腔最近才发明的^。1由于许多用于制造微球的基本方法也更复杂的微型环芯制造程序及使用E，它包括在一个单一的协议将使研究人员能够更容易闹事拍摄他们的实验。