[實用新型]一種利用飛秒激光多路并行技術(shù)制備衍射光柵的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202022545249.4
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN213934277U
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王偉
• 申請（專利權(quán)）人: 山東交通學(xué)院
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種利用飛秒激光多路并行技術(shù)制備衍射光柵的裝置，該裝置包括飛秒激光系統(tǒng)、第一準(zhǔn)直光闌，第二準(zhǔn)直光闌，二分之一波片、格蘭泰勒偏光鏡、電子高速快門、第一計算機、第一凸透鏡、針孔濾波器、第二凸透鏡、雙色鏡、Dammann光柵、匯聚透鏡、三維精密移動平臺、附有金屬膜的玻璃基片、照明光源、半透半反鏡、CCD相機、第二計算機、氦氖激光光源。該實用新型基于Dammann光柵均勻分束性質(zhì)實現(xiàn)飛秒激光多路并行直寫加工，大大提升了加工效率；加工過程采用LabView軟件編寫控制程序，可一次性完成光柵加工，調(diào)節(jié)方便；采用CCD相機實時觀測加工光柵的表面形貌及反射光衍射圖樣，保證了加工質(zhì)量。本實用新型在利用飛秒激光制備光柵方面具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于光柵的制作技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種利用飛秒激光多路并行技術(shù)制備衍射光柵的裝置。

背景技術(shù)

衍射光柵是由大量等縫寬、等縫間距的平行狹縫所構(gòu)成的一種最基本光學(xué)元件之一，它通過規(guī)律性結(jié)構(gòu)，使入射光的振幅或相位(或兩者同時)受到周期性空間調(diào)制。衍射光柵在光學(xué)上作為一種重要的分光器件，常被應(yīng)用在單色儀和光譜儀上，還廣泛應(yīng)用于光學(xué)精密測量、天文學(xué)、光通信、激光器等諸多領(lǐng)域。衍射光柵制作技術(shù)大致可以分為掩膜光刻技術(shù)和無掩膜直寫技術(shù)。掩膜光刻技術(shù)存在加工環(huán)節(jié)多、時間長、成本高且對準(zhǔn)精度難以控制、分辨率受衍射極限影響。近年來，隨著具有良好加工性能的飛秒激光的出現(xiàn)，飛秒激光直寫作為一種無掩膜直寫技術(shù)在微加工領(lǐng)域中的應(yīng)用得到廣泛的關(guān)注。由于飛秒激光具有超高峰值功率和超短脈寬的特點，在飛秒激光與材料作用時間內(nèi)，被吸收的激光能量來不及向材料內(nèi)部傳導(dǎo)，絕大部分能量沉積在材料表面一定厚度的薄層之內(nèi)。在相互作用的區(qū)域內(nèi)，高能量密度的飛秒激光會使得材料表面薄層迅速升溫，瞬間達到或者高于熱力學(xué)臨界溫度，超過被燒蝕材料的擊穿閾值，材料表面薄層將發(fā)生電離擊穿，直接從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子狀態(tài)向外噴發(fā)，脫離材料表面形成燒蝕，達到去除材料的目的，實現(xiàn)微米尺度的激光加工。飛秒激光加工材料具有閾值效應(yīng)明顯、熱影響區(qū)域小、邊緣光滑銳利、加工精度高、可控性強等優(yōu)勢。

目前，在飛秒激光直寫技術(shù)中大多采用單束激光聚焦，待加工材料固定于微動平臺，通過微動平臺的移動，實現(xiàn)待加工材料的單路激光掃描。單路激光掃描存在加工速度慢、效率低下的問題。為提升效率，一般采用多路并行方式進行加工，一種方法是利用多個分束器級聯(lián)方式實現(xiàn)，這無疑會增加光路實現(xiàn)和調(diào)試的復(fù)雜性。另一種方法是通過微透鏡陣列實現(xiàn)，該方法存在制作成本高、對光源均勻性要求高、光束能量利用率不充分等不足。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，本實用新型提出一種利用飛秒激光多路并行技術(shù)制備衍射光柵的裝置。本裝置基于Dammann光柵分束特性，通過LabView軟件聯(lián)動控制三維精密移動平臺移動軌跡和快門開關(guān)，可實現(xiàn)光柵的飛秒激光多路并行加工。并且，本裝置在光柵制備的同時，可對光柵表面形貌和反射光衍射圖樣進行實時觀測。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案如下：