微纳光学领域高功率激光应用

需求的背景和应用场景

在信息通信领域，随着光通信技术的飞速发展，微纳光学元件作为光通信系统的核心组件，其性能直接决定了信息传输的效率与质量。特别是在高功率激光应用中，如激光雷达、光纤通信、光存储等领域，对微纳结构加工的精度与可靠性提出了极高的要求。当前，熔融石英基片因其优异的光学性能、热稳定性和化学稳定性，成为制作高性能微纳光学元件的理想材料。然而，如何在1英寸熔融石英基片上实现高精度、多台阶（8/16台阶）的微纳结构干法刻蚀，成为制约微纳光学元件性能提升的关键技术难题。此技术需求的提出，旨在解决这一痛点，通过开发先进的干法刻蚀工艺，满足高功率激光应用对微纳结构的高精度、高稳定性需求，推动光通信技术的进一步发展与应用。

要解决的关键技术问题

1. 微纳尺度精确控制：需实现结构单元特征尺寸约为1um（占空比为1），且结构总面积控制在φ20左右的精确刻蚀，这要求刻蚀技术具有极高的分辨率和定位精度。
2. 台阶高度差恒定控制：各台阶间的刻蚀高度差需保持在100nm-1um范围内，且高度误差需小于5%，这对刻蚀深度的均匀性和控制精度提出了严峻挑战。
3. 侧壁垂直度控制：为实现高效的光传输与反射，侧壁需接近垂直，即90°，这要求刻蚀过程中能有效控制侧壁形貌，避免斜率过大导致的光学性能损失。
4. 干法刻蚀工艺优化：鉴于湿法刻蚀可能带来的污染和精度问题，本需求特别强调干法刻蚀工艺，需探索并优化适合熔融石英材料的干法刻蚀方法，确保刻蚀过程的清洁度与效率。

效果要求

• 技术效益：成功开发出满足上述要求的干法刻蚀工艺，将极大提升微纳光学元件的制造精度与性能，为高功率激光应用提供稳定可靠的微纳结构基础，促进光通信技术的升级换代。
• 竞争优势：该技术将填补国内在微纳光学领域高功率激光应用方面的技术空白，提升我国在高端光通信领域的国际竞争力，为相关产业带来显著的经济效益和社会效益。
• 创新性：通过技术创新，实现微纳结构干法刻蚀的高度精确控制与侧壁垂直度优化，为微纳光学元件的制造提供新的技术路径和解决方案，推动相关领域的技术进步与革新。