[發明專利]一種四光束激光干涉微納加工裝置

在審

• 申請號: 202010214502.X
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111308864A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 李永亮;王馳;楊超
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

本申請屬于多光束激光干涉微納加工技術領域，特別是涉及一種相位差鎖定的四光束激光干涉微納加工裝置和方法。針對現有的多光束激光干涉系統存在著分光器件多、調整光路復雜，光強不一致、系統可靠性低等問題。本申請提供了一種以相位差鎖定的四路輸出激光器為光源的四光束激光干涉微納加工裝置，包括依次排列的脈沖激勵氙燈、Nd:YAG晶體、輸出鏡、1/4波片、調Q模塊、達曼透射光柵腔鏡和反射鏡。所述激光器無需經過分光系統，可直接獲得單縱膜、相位差鎖定、光強相等、偏振態一致的四束光用以直接進行反射相交干涉，其裝置操作簡單，干涉角度易調整，成本低，可用于大面積、高效率、高分辨率的周期性微納結構的加工。

技術領域

本申請屬于激光干涉光刻技術領域，特別是涉及一種四光束激光干涉微納加工裝置。

背景技術

激光干涉光刻加工技術是一種利用光的干涉特性，實現多束相關激光光束在材料襯底表面相遇形成明暗相間的、光強分布呈周期性特點的干涉圖案，從而通過曝光、直寫等方式產生周期性的微納陣列結構。該項技術相比于傳統光刻技術有著無掩膜、高分辨率、成本低、長焦深、能實現大面積加工等優點，已受到研究者和用戶們的高度重視。利用多光束激光干涉加工出的納米結構也在許多領域得到廣泛應用，通過這一技術加工光刻所得到的圖形周期是由多束相干光的入射角所決定的，針對不同周期結構的加工需求，必須調整輸出相干光束的入射角來改變對應的周期結構。傳統的多光束干涉光刻，多采用分光系統對輸出激光進行一分二，二分四的分束，在改變光束入射角的同時，還要考慮所得多路輸出激光的相干長度、各分束光的強度和相位一致性等問題，以保證干涉條紋的對比度以及光刻效果，這就造成裝置結構復雜，且調整難度大，控制精度不高，容易受到外界因素干擾，在系統穩定性及加工質量方面仍有一些缺陷，故不易普及推廣。

現有的多光束激光光刻裝置普遍采用對原激光束進行一分二、二分四等分光方法，需要使用離散式多支架裝置，校準過程繁瑣，并且只能進行單一周期納米結構的加工，想要獲得其他周期的干涉圖案需要重新調整整套光路，過程復雜不易實現；同時還存在著器件過多，光能利用率低，干涉條紋光強分布不均勻等缺點。

發明內容

1.要解決的技術問題

基于現有的多光束激光光刻裝置普遍采用對原激光束進行一分二、二分四等分光方法，需要使用離散式多支架裝置，校準過程繁瑣，并且只能進行單一周期納米結構的加工，想要獲得其他周期的干涉圖案需要重新調整整套光路，過程復雜不易實現；同時還存在著器件過多，光能利用率低，干涉條紋光強分布不均勻等缺點的問題，本申請提供了一種直接產生多路相干光的激光器。

2.技術方案

為了達到上述的目的，本申請提供了一種四光束激光干涉微納加工裝置，包括第一激光干涉微納加工單元、第二激光干涉微納加工單元、第三激光干涉微納加工單元和第四激光干涉微納加工單元，所述第一激光干涉微納加工單元、半反半透鏡與所述第二激光干涉微納加工單元依次排列，所述第三激光干涉微納加工單元、所述半反半透鏡與所述第四激光干涉微納加工單元依次排列，所述第一激光干涉微納加工單元與所述第二激光干涉微納加工單元關于所述半反半透鏡對稱，所述第三激光干涉微納加工單元與所述第四激光干涉微納加工單元關于所述半反半透鏡對稱，所述第一激光干涉微納加工單元與所述第三激光干涉微納加工單元結構相同。

本申請提供的另一種實施方式為：所述第一激光干涉微納加工單元包括依次排列的反射鏡、腔內輸出鏡、激光發出組件、1/4波片和調Q模塊。

本申請提供的另一種實施方式為：所述激光發出組件包括高壓脈沖氙燈和Nd:YAG晶體，所述高壓脈沖氙燈與所述Nd:YAG晶體相對設置；所述高壓脈沖氙燈尺寸7*180mm，極間距為110mm；激光晶體Ce-Nd:YAG尺寸均為ф7*110mm。

本申請提供的另一種實施方式為：所述第一激光干涉微納加工單元與所述第三激光干涉微納加工單元夾角為30°，所述第二激光干涉微納加工單元與所述第四激光干涉微納加工單元夾角為30°。