[發(fā)明專利]一種飛秒等離子體光柵直寫制造大面積體光柵的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011283167.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN112327397B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾和平;南君義;胡夢(mèng)云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)重慶研究院;上海朗研光電科技有限公司;華東師范大學(xué);重慶華譜科學(xué)儀器有限公司;重慶華譜智能裝備有限公司;云南華譜量子材料有限公司;廣東朗研科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B5/18
• 分類號(hào): G02B5/18
• 代理公司: 重慶啟恒騰元專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50232
• 代理人: 江濤

1.一種飛秒等離子體光柵直寫大面積體光柵的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)將飛秒脈沖激光器的輸出光束利用分束模塊分成兩束或者多束，然后再通過時(shí)域同步模塊以及匯聚模塊后以一定的夾角匯聚在玻璃內(nèi)，形成等離子體光柵；

(2)玻璃樣品固定在三維電控位移平臺(tái)上，激光脈沖在玻璃內(nèi)形成等離子體光柵后，在等離子體光柵的垂直平面內(nèi)線性移動(dòng)玻璃，刻蝕出截面積與等離子體光柵相當(dāng)?shù)念A(yù)制體光柵，接著橫向移動(dòng)玻璃的位置，在玻璃樣品內(nèi)的其他位置形成新的等離子體光柵，并且使預(yù)制體光柵的有效光柵截面與新的等離子體光柵截面部分重疊，然后在等離子體光柵的垂直平面內(nèi)線性移動(dòng)玻璃，刻蝕出新的預(yù)制體光柵，依此方法，利用等離子體光柵在玻璃內(nèi)重復(fù)刻蝕，最終制備出任意面積的體光柵。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種飛秒等離子體光柵直寫大面積體光柵的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的脈沖激光器輸出的激光束為飛秒脈沖激光或皮秒脈沖激光或飛秒/皮秒脈沖簇。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種飛秒等離子體光柵直寫大面積體光柵的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的分束模塊為分束片或微反射鏡陣列或衍射分束器件，作用是將一束激光脈沖等功率比例分離成多束。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種飛秒等離子體光柵直寫大面積體光柵的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的同步模塊由多塊平面反射鏡和電控線性平臺(tái)組成，用于調(diào)整分離激光脈沖之間的時(shí)域間隔。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種飛秒等離子體光柵直寫大面積體光柵的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的匯聚模塊是圓形透鏡，配合移動(dòng)樣品平臺(tái)的位置適用于加工點(diǎn)陣光柵；

或者，所述的匯聚模塊是柱透鏡，僅聚焦一個(gè)維度的光束適合于加工平面體光柵；

或者，所述的匯聚模塊是錐透鏡，錐透鏡將高斯光束變換成貝塞爾光束并在石英玻璃內(nèi)形成更長(zhǎng)的光絲，并且減少等離子體光絲分裂的同時(shí)，還能增加等離子體光絲中電子密度，適用于加工平面光柵、布拉格體光柵；

或者，所述的匯聚模塊是微透鏡陣列，由于微透鏡陣列中的每一個(gè)小透鏡都能匯聚光束并形成等離子體點(diǎn)陣，調(diào)節(jié)微透鏡焦距和入射光功率，所述匯聚模塊是微透鏡陣列時(shí)適用于加工點(diǎn)陣光柵、三維體光柵和高低折射率周期分布的光子晶體，根據(jù)體光柵的設(shè)計(jì)需要選擇不同的匯聚透鏡組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種飛秒等離子體光柵直寫大面積體光柵的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的夾角，是指兩束激光脈沖傳播方向之間的夾角θ，在玻璃樣品內(nèi)干涉時(shí)形成的等離子體光柵的周期Λ滿足公式：Λ＝λ/2sin(θ/2)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種飛秒等離子體光柵直寫大面積體光柵的制備方法，其特征在于，步驟(1)，所述通過時(shí)域同步模塊以及匯聚模塊后以一定的夾角匯聚在玻璃內(nèi)發(fā)生干涉形成等離子體光柵，所述干涉包括兩束光干涉形成一維等離子體光柵，三束光或者四束光干涉形成二維等離子體光柵，或者五束光干涉形成三維等離子體光柵。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種飛秒等離子體光柵直寫大面積體光柵的制備方法，其特征在于，步驟(2)，所述的預(yù)制體光柵是由等離子體光柵在玻璃內(nèi)掃描一次刻蝕而成的，寬度等于等離子體光柵的截面直徑w0，長(zhǎng)度等于等離子體光柵在玻璃內(nèi)垂直于傳播方向截面上所刻蝕的長(zhǎng)度L，深度等于等離子體光柵在玻璃內(nèi)形成的光絲長(zhǎng)度D。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種飛秒等離子體光柵直寫大面積體光柵的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的任意面積的體光柵，是一種一維拼接方式，即在拼接過程中保持焦點(diǎn)距離玻璃前表面的位置不變，是由n個(gè)預(yù)制體光柵沿著等離子體光柵的截面直徑w0方向排列組合而成，最終所形成體光柵尺寸是：寬度為W＝n·w0、長(zhǎng)度L、深度D。