45°光纤微反射镜聚焦离子束加工及多轴位移检测研究

李 俊，李嘉伟，张鼎博，刘 旭，李 阔，马 天，王伟峰，翟小伟

（1.西安科技大学 安全科学与工程学院，陕西 西安 710054；2.中国科学技术大学，安徽 合肥 230026；3.蚌埠学院 电子与电气工程学院，安徽 蚌埠 233030）

引言

研究表明，聚焦离子束（focused ion beam，FIB）技术[1-4]可以在多种不同材料上加工微型或纳米结构。由于FIB加工过程中使用的粒子束光斑尺寸小，可以制备出比束流直径小得多的纳米间隙[5]，同时具有高质量表面光洁度[6]，因此在高分辨率加工领域备受关注。这项技术已经被用于光纤的微结构的制造[7-8]，也已实现了许多以光纤微结构为基础的应用，例如波导特性的修改[9]、长周期光栅的制造[10-13]、干涉传感的光纤末端微型切口腔的微加工[14]、原子力显微镜的光纤端部微悬臂梁的制造等[15]。这些结构中的大部分被认为是2.5维度的，即由光纤加工的二维平面结构部分和第3个维度是有限的部分（不是深度）构成，加工的结构不随深度的变化而变化。对于光纤端面上的微结构而言，在微米尺度下，随着加工深度的变化，微结构的几何尺寸发生了变化。而控制FIB在3个维度的加工步进量，实现高准确度的全三维光纤结构修饰，仍然是FIB微纳加工技术目前研究的一个方向。

本文采用FIB微加工技术，直接在标准四芯单模光纤的端面设计和加工45°微反射镜结构，镜的位置位于目标光纤的纤芯中，将纤芯中的光波通过加工的45°微反射镜结构射向光纤侧面传输到待测发射面，由光纤包层和待测反射体表面构成法布里-珀罗（Fabry-Perot，F-P）光学干涉腔，实现两个方向上的微位移的绝对测量。……