超高Q值mm级晶体回音壁微腔加工

回音壁微腔具有超高Q值和极小的模式体积，在微波光子系统、非线性光学和量子光学等领域中具有广阔的应用前景。通过分析mm级氟化镁(MgF₂)晶体回音壁微腔的损耗因素，确认了影响回音壁微腔品质因数的主要指标为材料等级和表面粗糙度。设计了mm级MgF₂晶体回音壁微腔的结构形式，使用DUV级MgF₂晶体，如果回音壁微腔表面粗糙度小于0.7 nm，则MgF₂晶体回音壁微腔的极限损耗理论计算值为4.781×10^-11，对应的极限Q值为2.09×10¹⁰。通过对MgF₂晶体回音壁微腔进行粗成型、精密车削、精密抛光，实现了高品质因数的微腔制造。测试结果表明，回音壁微腔的表面粗糙度Ra值为0.669 nm、微观形貌PV值为6.767 nm、品质因数为2.054×10⁹@1 550 nm。