[發明專利]基于電子動態調控和化學輔助刻蝕的橢圓微透鏡加工方法

在審

• 申請號: 201710436568.1
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107088703A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 姜瀾;潘昌基;孫靖雅
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B23K26/064
• 分類號: B23K26/064;B23K26/12;B23K26/073;B23K26/362;B23K26/32
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙)11639
• 代理人: 鮑文娟

1.一種基于電子動態調控和化學輔助刻蝕的橢圓微透鏡加工方法，基于權利要求1所述橢圓微透鏡加工裝置，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：調整飛秒激光系統的光路，確保激光能夠垂直入射到水平放置的待加工材料表面；

步驟二：將狹縫放置在光路經過處，調整狹縫的位置，將狹縫寬度調節至所需大小，確保激光垂直通過狹縫中心；

步驟三：借助成像CCD和照明白光源進行成像，觀測加工材料表面形貌及加工過程，配合機械開關的通斷，即可在待加工材料表面進行指定區域、指定間隔的加工；

步驟四：將步驟三所得的帶有橢圓改性區域的樣品浸入濃度為k的刻蝕溶液t時間。

2.根據權利要求1所述一種基于電子動態調控和化學輔助刻蝕的橢圓微透鏡加工方法的加工裝置，其特征在于：包括以下部件：飛秒激光系統(1)、半波片(2)、偏振片(3)、機械開關(4)、二向色鏡(5)、分束鏡(6)、照明白光源(7)、聚焦透鏡(8)、成像CCD(9)、狹縫(10)、平凸透鏡(11)、移動平臺，其加工光路為飛秒激光系統(1)產生的飛秒激光，依次經過半波片(2)、偏振片(3)和機械開關(4)之后，被二向色鏡(5)反射，再依次經過狹縫(10)和平凸透鏡(11)后聚焦到待加工材料(12)表面，待加工材料固定在移動平臺上；照明白光源(7)依次經過分束鏡(6)、二向色鏡(5)、狹縫(10)和平凸透鏡(11)后照射到待加工材料(12)表面，被待加工材料(12)表面反射后經過平凸透鏡(11)、狹縫(10)、二向色鏡(5)后，被分束鏡(6)反射通過聚焦透鏡(8)入射到成像CCD(9)中；待加工材料(12)經上述裝置加工后浸入裝有刻蝕溶液(14)的刻蝕溶液器皿(13)中進行刻蝕。

3.根據權利要求1所述的一種基于電子動態調控和化學輔助刻蝕的橢圓微透鏡加工方法，其特征在于：通過改變狹縫寬度改變材料表面橢圓改性區域的長短軸比率，狹縫寬度越小，橢圓改性區域的長短軸比率越大。

4.根據權利要求1所述的一種基于電子動態調控和化學輔助刻蝕的橢圓微透鏡加工方法，其特征在于：所述狹縫寬度在0～10mm之間。

5.根據權利要求1所述的一種基于電子動態調控和化學輔助刻蝕的橢圓微透鏡加工方法，其特征在于：通過調節刻蝕溶液濃度和刻蝕時間以得到不同曲率的鏡面。

6.根據權利要求1所述的一種基于電子動態調控和化學輔助刻蝕的橢圓微透鏡加工方法，其特征在于：根據待加工材料的不同選擇相應的刻蝕溶液，以取得不同的刻蝕效率。

7.根據權利要求1所述的一種基于電子動態調控和化學輔助刻蝕的橢圓微透鏡加工方法，其特征在于：待加工材料為熔融石英時，選用濃度k為8％的氫氟酸溶液作為刻蝕溶液，刻蝕時間為40分鐘，得到深度為4微米的橢圓微透鏡。

8.根據權利要求2所述的加工裝置，其特征在于：通過調整平凸透鏡11的焦距控制橢圓微透鏡的最小尺寸，焦距越小，最小尺寸越小。

9.根據權利要求8所述的一種基于電子動態調控和化學輔助刻蝕的橢圓微透鏡加工方法，其特征在于：所述平凸透鏡11的焦距在50mm～200mm之間。

10.根據權利要求2、8、9任一所述的一種基于電子動態調控和化學輔助刻蝕的橢圓微透鏡加工方法，其特征在于：通過所述半波片2和偏振片3的組合實現能量在0.4mW到50mW之間變化。