[發明專利]一種基于匹配層的激光制備微納結構的方法及系統

有效

• 申請號: 202211128295.1
• 申請日: 2022-09-16
• 公開（公告）號: CN115430916B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 江紹基;李銳豪;黃敏
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;B23K26/354;B23K26/70
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 呂金金

1.一種基于匹配層的激光制備微納結構的方法，其特征在于，包括：

通過在基材表面涂覆匹配材料以形成薄膜；

將激光器產生的激光聚焦于所述薄膜表面上；

將所述完成匹配材料涂覆的基材置于運動掃描平臺上，通過所述運動掃描平臺控制激光在所述薄膜表面上的掃描方向；

調整所述激光器的加工參數，使光場達到在所述薄膜的表面產生周期性微納結構的單位面積激光功率密度加工窗口；調整所述加工參數以改變所述單位面積激光功率密度加工窗口，以形成可擦除微納結構或者永久性微納結構；

將所述制備完成的微納結構在特定溶劑中進行超聲清洗；

所述調整所述加工參數以改變所述單位面積激光功率密度加工窗口，以形成可擦除微納結構或者永久性微納結構，包括：

調整激光器的加工參數為第一加工參數，使光場達到在所述薄膜的表面產生周期性微納結構的第一單位面積激光功率密度加工窗口，以制備可擦除微納結構；

調整激光器的加工參數為第二加工參數，使光場達到在所述薄膜的表面產生周期性微納結構的第二單位面積激光功率密度加工窗口，以制備永久性微納結構；

所述匹配材料為具有部分透射、部分吸收激光特性的材料；

所述涂覆匹配材料的方法至少包括：物理氣相沉積法、化學氣相沉積法、旋涂法、手工涂覆法。

2.如權利要求1所述的基于匹配層的激光制備微納結構的方法，其特征在于，所述第一加工參數和第二加工參數均包括激光通量和有效脈沖數。

3.一種微納結構，其特征在于，所述微納結構采用如權利要求1至2任一項所述的方法制備。

4.如權利要求3所述的微納結構，其特征在于，所述周期性微納結構為微納光柵，周期為950-1020nm。

5.如權利要求4所述的微納結構，其特征在于，所述基材為金屬、半導體或電介質。

6.一種基于匹配層的激光制備微納結構的系統，其特征在于，所述系統包括：涂覆單元，激光加工單元和超聲清洗單元，其中，

所述涂覆單元，用于通過在基材表面涂覆匹配材料以形成薄膜；

所述激光加工單元，包括激光器、聚焦透鏡和運動掃描平臺；

所述激光器，用于產生激光，并聚焦于所述薄膜表面上；以及調整所述激光器的加工參數，使光場達到在所述薄膜的表面產生周期性微納結構的單位面積激光功率密度加工窗口；調整所述加工參數以改變所述單位面積激光功率密度加工窗口，以形成可擦除微納結構或者永久性微納結構；所述聚焦透鏡，用于將激光聚焦于所述薄膜的表面上；所述運動掃描平臺用于承載所述完成匹配材料涂覆的基材，以控制激光在所述薄膜表面上的掃描方向；

超聲清洗單元，用于對所述微納結構在特定溶劑中進行超聲清洗；

所述調整所述加工參數以改變所述單位面積激光功率密度加工窗口，以形成可擦除微納結構或者永久性微納結構，包括：

調整激光器的加工參數為第一加工參數，使光場達到在所述薄膜的表面產生周期性微納結構的第一單位面積激光功率密度加工窗口，以制備可擦除微納結構；

調整激光器的加工參數為第二加工參數，使光場達到在所述薄膜的表面產生周期性微納結構的第二單位面積激光功率密度加工窗口，以制備永久性微納結構；

所述匹配材料為具有部分透射、部分吸收激光特性的材料；

所述涂覆匹配材料的方法至少包括：物理氣相沉積法、化學氣相沉積法、旋涂法、手工涂覆法。

7.如權利要求6所述的基于匹配層的激光制備微納結構的系統，其特征在于，所述激光器的波長為1064nm，線偏振光，脈沖寬度為10ns-50ns，輸出脈沖能量范圍為0.01mJ-0.15mJ，頻率范圍為1kHz-40kHz。