[發(fā)明專利]一種飛秒激光相位振幅協(xié)同整形加工蝶形納米縫隙的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910036351.0
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109590606B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設計）人: 姜瀾;徐之劼;李曉煒
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;B23K26/064;B23K26/046;B23K26/06
• 代理公司: 11639 北京理工正陽知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 鄔曉楠

1.一種飛秒激光相位振幅協(xié)同整形加工蝶形納米縫隙的方法，其特征在于：飛秒激光入射到反射式相位型液晶空間光調(diào)制器上時，光束的光場分布被改變；通過在反射式相位型液晶空間光調(diào)制器上加載相位對入射光進行相位調(diào)制，將光場整形為多個光點，每相鄰兩個光點之間帶有狹長暗區(qū)；光束經(jīng)過兩個凸透鏡后進入狹縫，通過反射式相位型液晶空間光調(diào)制器與狹縫的協(xié)同整形后的光束進入聚焦物鏡，聚焦到帶加工樣品表面，即可加工出蝶形納米縫隙。

2.如權利要求1所述的一種飛秒激光相位振幅協(xié)同整形加工蝶形納米縫隙的方法，其特征在于：子光場數(shù)目為偶數(shù)；所加載的相位為：

其中，τ是所加載相位，θ是極坐標的極角，k和n為自然數(shù)，其中k＝0,1,2……m，n為子光場數(shù)目，為偶數(shù)，m＝n/2-1。

3.如權利要求1所述的一種飛秒激光相位振幅協(xié)同整形加工蝶形納米縫隙的方法，其特征在于：所示狹縫能夠?qū)ο辔徽魏蟮墓馐M行振幅整形，從而實現(xiàn)對于光束的相位、振幅協(xié)同整形，協(xié)同整形使得獲得的整形光束在形狀和尺寸上具有很大的靈活性；利用物鏡對該整形光束進行聚焦之后，聚焦光束在傳遞過程中會發(fā)生衍射，衍射之后光束變?yōu)槎喙恻c光束；控制待加工材料位于聚焦物鏡的焦平面上，利用多光點光束在指定材料上進行聚焦，由于暗區(qū)的材料會保留而其他區(qū)域的材料則在極短的時間內(nèi)會激發(fā)大量自由電子，從而引發(fā)材料發(fā)生相變，最終實現(xiàn)材料的去除；在去除區(qū)域因而能獲得納米縫隙，而協(xié)同整形光束則保證了所形成的納米縫隙形狀呈現(xiàn)蝶形；在光路中放置能量調(diào)節(jié)裝置可以控制獲得的納米縫隙的尺寸，而控制狹縫裝置的寬度可以控制蝶形納米縫隙的形狀。

4.實現(xiàn)如權利要求1所述方法的裝置，其特征在于：主要由能量調(diào)節(jié)裝置、反射式相位型液晶空間光調(diào)制器、第一平凸透鏡、第二平凸透鏡、狹縫裝置和聚焦物鏡組成；入射光束經(jīng)過能量調(diào)節(jié)裝置后進入反射式相位型液晶空間光調(diào)制器進行相位整形，整形后的光束經(jīng)過第一平凸透鏡和第二平凸透鏡之后被無衍射地傳遞到狹縫裝置處。

5.如權利要求4所述裝置，其特征在于：所述狹縫裝置與第二平凸透鏡的距離應為第二平凸透鏡的焦距。

6.如權利要求4所述裝置，其特征在于：所述第一平凸透鏡與反射式相位型液晶空間光調(diào)制器的距離應為第一平凸透鏡的焦距；第一平凸透鏡與第二平凸透鏡的距離應為第一平凸透鏡的焦距或第二平凸透鏡的2倍。

7.如權利要求4或5或6所述裝置，其特征在于：工作過程為：

(1)飛秒激光器放大級產(chǎn)生高斯激光，通過能量調(diào)節(jié)裝置進行能量控制；

(2)高斯激光以小角度入射到反射式相位型液晶空間光調(diào)制器上；

(3)通過計算機在空間光調(diào)制器上加載相位，對高斯光進行相位整形；

(4)通過兩個相同焦距的平凸透鏡構成的4f系統(tǒng)對光束進行搬運，消除衍射影響；

(5)在物鏡之前放置狹縫裝置，對相位整形光束進行進一步振幅整形；

(6)利用物鏡對光束進行聚焦，在焦點處獲得多光點光束；

(7)用多光點光束加工指定材料，獲得蝶形納米縫隙。