[發(fā)明專利]波導微納加工系統(tǒng)以及加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710305485.9
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107116308B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶青;劉頓;王玨;陳列;婁德元;楊奇彪;彼得·貝內(nèi)特;翟中生;鄭重
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學
• 主分類號: B23K26/364
• 分類號: B23K26/364;B23K26/04;B23K26/70
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

本發(fā)明提供一種加工成本低、精度高、一致性好的波導微納加工系統(tǒng)以及加工方法。本發(fā)明所涉及的波導微納加工系統(tǒng)，其特征在于，包括：光源部，提供激光束；加工部，將激光束聚焦至基底上進行光刻加工，并對加工過程進行實時監(jiān)測，具有：可變焦透鏡、三維形貌儀、相機、以及測溫儀；多自由度工作臺，根據(jù)預設(shè)的波導圖案帶動基底在多個自由度方向上進行移動；光學平臺，用于安放多自由度工作臺，并隔絕外界振動；吹氣部，設(shè)置在多自由度工作臺的一側(cè)，對著加工區(qū)域進行吹氣；吸氣部，設(shè)置在多自由度工作臺的另一側(cè)，對吹氣部吹送來的氣體進行吸除；控制部，連接并控制光源部、加工部、多自由度工作臺、光學平臺、吹氣部、以及吸氣部的運行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納制造加工領(lǐng)域，具體涉及一種波導微納加工系統(tǒng)以及相應(yīng)的加工方法。

技術(shù)背景

光波被約束在介質(zhì)中確定的波導介質(zhì)中傳播時，由這種介質(zhì)構(gòu)成的光波通道稱為光學介質(zhì)波導，簡稱波導。目前光波導的制作多采用化學刻蝕、離子刻蝕等方法，上述方法加工步驟繁瑣，對加工環(huán)境要求較高，加工成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種加工成本低、精度高、一致性好的波導微納加工系統(tǒng)以及加工方法。

本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用了以下方案：

<方案一>

本發(fā)明提供一種波導微納加工系統(tǒng)，其特征在于，包括：光源部，提供激光束；加工部，設(shè)置在光源部的光路上，用于將激光束聚焦至基底上進行光刻加工，并對加工過程進行實時監(jiān)測，具有：可變焦透鏡、三維形貌儀、相機以及測溫儀；多自由度工作臺，承載基底，并使基底朝向加工部，根據(jù)預設(shè)的波導圖案帶動基底在多個自由度方向上進行移動；光學平臺，用于安放多自由度工作臺，并隔絕外界振動；吹氣部，設(shè)置在多自由度工作臺的一側(cè)，對著加工區(qū)域進行吹氣；吸氣部，設(shè)置在多自由度工作臺的另一側(cè)，對吹氣部吹送來的氣體進行吸除；控制部，連接并控制光源部、加工部、多自由度工作臺、光學平臺、吹氣部以及吸氣部的運行，其中，三維形貌儀在加工過程中實時監(jiān)測基底上的光刻槽的表面形貌，并將表面形貌實時反饋給控制部，控制部將接收到的表面形貌與存儲的理想表面形貌進行對比，實時調(diào)節(jié)光源部的相應(yīng)參數(shù)和可變焦透鏡的焦距，將表面形貌誤差控制在一定范圍內(nèi)。

進一步地，本發(fā)明提供的波導微納加工系統(tǒng)還可以具有以下特征：控制部在調(diào)節(jié)表面形貌時所涉及的光源部的相應(yīng)參數(shù)至少包含：脈沖頻率、激光器功率以及脈沖占空比。

進一步地，本發(fā)明提供的波導微納加工系統(tǒng)還可以具有以下特征：光源部包括激光器，該激光器為納秒、皮秒和飛秒激光器中的任意一種。

進一步地，本發(fā)明提供的波導微納加工系統(tǒng)還可以具有以下特征：相機為CCD工業(yè)相機，用于在加工過程中實時監(jiān)測激光掃描路徑上是否有雜質(zhì)顆粒物，當監(jiān)測到掃描路徑上存在雜質(zhì)顆粒物時，控制部實時調(diào)整多自由度工作臺的運動，并實時調(diào)節(jié)光源部的相關(guān)參數(shù)和可變焦透鏡的焦距，從而將激光束聚焦于雜質(zhì)顆粒物處進行定點燒蝕。

進一步地，本發(fā)明提供的波導微納加工系統(tǒng)還可以具有以下特征：燒蝕雜質(zhì)顆粒物所需要調(diào)節(jié)的光源部的相關(guān)參數(shù)至少包含：激光光斑大小和激光器功率。

進一步地，本發(fā)明提供的波導微納加工系統(tǒng)還可以具有以下特征：測溫儀在加工過程中實時監(jiān)測基底上被光刻加工處的表面溫度，并將表面溫度實時反饋給控制部，控制部將接收到的表面溫度與設(shè)定的溫度閾值做對比，并在表面溫度高于溫度閾值的情況下，調(diào)節(jié)光源部的參數(shù)，將被光刻加工處的表面溫度控制在溫度閾值以下。

進一步地，本發(fā)明提供的波導微納加工系統(tǒng)還可以具有以下特征：多自由度工作臺為六自由度工作臺。

進一步地，本發(fā)明提供的波導微納加工系統(tǒng)還可以具有以下特征：六自由度工作臺的表面設(shè)有真空吸附孔，用于吸附基底。

<方案二>