[發明專利]玻璃與晶體交替排列的自組織周期性微納結構的制備方法

有效

• 申請號: 201910400943.6
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110171801B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 張博;孫瀟雨;譚德志;邱建榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B23K26/03;B23K26/06;B23K26/082;B23K26/352
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種玻璃與晶體交替排列的自組織周期性微納結構的制備方法。利用懸浮法制備樣品，所述的樣品三元玻璃35La₂O₃?xTa₂O₅?(65?x)Nb₂O₅(5＜x＜45)或者35La₂O₃?xTiO₂?(65?x)Nb₂O₅(30＜x＜60)，其中x表示摩爾百分比(mol.％)；將樣品固定在位移平臺上，超快激光器發出超快激光束，超快激光束經快門、格蘭泰勒棱鏡和半波片照射到樣品上，并聚焦到樣品內部；當聚焦處樣品受超快激光束激發出現可見光時，啟動位移平臺，使樣品按照設定的路徑和運動參數相對于激光束做運動，在激光束的聚焦處誘導生成偏振依賴的周期性微納結構。本發明實現了一種偏振依賴的周期性微納結構的高效率制備，拓展了可用于周期性微納結構成形的功能材料。

技術領域

本發明涉及超快激光微納加工技術領域，特別涉及一種玻璃與晶體交替排列的自組織周期性微納結構的制備方法。

背景技術

超快激光微納加工技術是一種利用脈寬極小，峰值能量極高的激光脈沖進行精密微納加工的先進制造技術。該技術主要通過強場激光與物質的相互作用，誘發一系列物理化學反應，同時利用材料對超快脈沖的非線性吸收，突破光學衍射極限，最終實現特征尺寸達到納米級的超精密光學微加工。

周期性微納結構在光通訊、光存儲、光調控以及表面增強等諸多領域都有廣泛的應用，并在未來的量子計算、量子通信領域有極大的開發潛力。然而目前大多數周期性微納結構都只能在物質表面生成，透明介質內部的周期性微納結構類型單一，加工效率較低，適合制備內部微納周期結構的介質材料非常有限(仍然以石英玻璃為主)，難以適應微納光子器件的功能化、集成化和日益增加的復雜性需求。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種玻璃與晶體交替排列的自組織周期性微納結構的制備方法，實現了一種偏振依賴的周期性微納結構的高效率制備，拓展了可用于周期性微納結構成形的功能材料。

為了實現上述目的，本發明采用如下方法過程：

S1：利用懸浮法制備樣品，所述的樣品三元玻璃35La₂O₃-xTa₂O₅-(65-x)Nb₂O₅(5＜x＜45)或者35La₂O₃-xTiO₂-(65-x)Nb₂O₅(30＜x＜60)，其中x表示摩爾百分比(mol.％)；

S2：將樣品固定在位移平臺上，超快激光器發出超快激光束，超快激光束經快門、格蘭泰勒棱鏡和半波片照射到樣品上，并聚焦到樣品內部；

S3：讓激光束靜態照射樣品一段時間，當發現聚焦處樣品受超快激光束激發出現可見光時，開始照射時聚焦處樣品受超快激光束激發出現紅外光再逐漸變成可見光，然后啟動位移平臺，使樣品按照設定的路徑和運動參數相對于激光束做運動，在激光束的聚焦處誘導生成偏振依賴的周期性微納結構。

通過光路系統中的快門來控制激光的通過與阻斷，通過光路系統中的格蘭泰勒棱鏡和半波片來控制激光束的偏振方向，通過光路系統中的光衰減器將激光束的平均功率調整為150-300mW。

位移平臺帶動樣品做平面掃描運動，使得激光束在樣品內部的聚焦處相對于激光束做平面掃描運動。

通過位移平臺帶動樣品做不同的運動生成不同圖案的周期性微納結構。