激光化学汽相沉积球面微透镜的研究

　　近几年来，由于光纤通信，光计算机，数字光学信息处理、光学集成回路等光电子技术迅速发展，作为微光学领域内的重要元件之一的微透镜，得到广泛的发展与应用。它不仅可用于激光二极管、光纤、光学集成回路之间作为连接器实现有效的光祸合，还可用于光盘或用作激光唱机的拾音透镜以及光纤输出光的准直透镜。若在光纤端面直接沉积微透镜，可大大提高其数值孔径。列阵式微透镜在近距摄象与成象系统中有其重要的应用。

　　微透镜一般是指直径小于1毫米或数百微米以下的透镜。常规的切削研磨或模铸技术已不适用于制造微透镜。新近发展的各种制造微透镜的技术有:利用掩模离子交换技术与电迁移技术，在玻璃衬底上制造平面渐变折射率的微透镜列阵[lj;可以利用光解技术在光敏玻璃衬底上制造双凸面微透镜列阵[z];还可以在玻璃衬底上涂光致抗蚀剂，利用掩模光刻法制造微透镜列阵[3]。但是上述制造微透镜的几种方法，其工艺复杂、工序多、生产周期长、生产成本高。

　　最近，发展了利用激光化学汽相沉积(LCVD)技术制造微透镜[4j.LCVD作为一种新颖技术在微电子学与微光学领域越来越发挥其重要作用。采用LcvD法制造微透镜，其设备与工艺简单，可一步工序直接沉积生成，且所需时间短，仅约几分钟即可形成微透镜。不仅可沉积生成单一微透镜，也可以沉积生成微透镜列阵，还可以在石英光纤端面直接沉积生成微透镜，这些都显示出它的优越性。

　　本文报导的研究工作，是在国家自然科学基金和广东省自然科学基金资助下，研究利用LCVD技术制造微透镜。

　　1原理

　　所谓LCvD技术是指在激光诱导下，源气体进行化学反应，其生成物沉积在衬底表面上的技术。由于激光束可以聚焦到其波长级的限制范围，可以形成微区内的沉积。沉积膜的形态不仅与激光束的特性有关，还与汽相化学反应的机理，沉积率与衬底温度的关系以及衬底温度的分布等有关。

　　本文研究了利用波长为10.6拜m的TEMoo模CO:红外聚焦激光束，照射在处于硅烷(SIH;)和氨(NH3)的混合源气体的氛围中的平面石英玻璃衬底上，利用石英对激光的吸收特性(吸收系数a为14mm一‘)及激光束的能量密度的高斯分布特性:

　　在石英衬底的光斑范围内，形成了类高斯函数分布的温度场[sj。源气体分子以扩散的方式到达衬底表面并被吸附，被衬底吸附的源气体分子在热的作用下进行热化学反应:

　　其生成物Si3N;沉积在石英衬底上，形成了表面光滑，厚度剖面形状近似球面的无定形态透明介质膜，用作平凸形微透镜。