[发明专利]超短脉冲激光诱导自组装特性进行大面积光栅制作方法

权利要求书

1.一种超短脉冲激光诱导自组装特性进行大面积光栅制作方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

①基板制备：选择钛、钨、锗、锑、碲或其混合物为制备用的功能材料，在石英玻璃衬底上采用真空镀膜方法依次制备反射膜、隔热膜和功能膜；所述的隔热膜采用ZnS、AlN或SiO₂膜，所述的反射膜采用目前使用的脉冲压缩光栅的多层介质膜；

②脉冲激光对薄膜进行处理，形成表面光栅结构；

③用多光束并行对光栅制作材料进行处理；

④表面光栅结构向石英玻璃衬底进行转移。

2.根据权利要求1所述的方法，特征在于所述步骤②：

1)激光必须是线偏振光，在扫描时维持偏振面不变；光栅周期的波矢方向平行于偏振光的电场方向；

2)入射的脉冲激光峰值强度接近但低于功能薄膜的消融阈值；

3)光栅周期根据功能膜的成分与膜厚、入射激光的角度与波长来控制；

4)光栅的槽宽、槽深根据实际要求调节；

5)在保证入射的脉冲激光峰值强度接近但低于功能薄膜的消融阈值的条件下，将激光功率提高至2～3倍，提高大激光光斑面积，直径不小于10微米，提高激光脉冲的频率至2倍，实现提高激光扫描速度至2～3倍；

6)激光扫描速度的控制原则是，每个区域脉冲激光进行辐照的次数在1000次以上。

3.根据权利要求1所述的方法，特征在于所述的步骤③：

1)利用多束脉冲激光进行并行处理，在XY平面上，有n束激光光斑斜行排列在一直线上，沿着Y轴方向进行扫描，光栅的波矢方向平行于X轴；激光束之间的距离要至少大于光斑直径d，以保证光斑之间不互相干扰；同时，相邻光斑中心点在X轴上的投影的距离应该小于光斑直径d，使扫描过程中后一个光斑的边沿能顺着Y轴方向接触到前一个光斑形成的光栅；第一光斑(L1)诱导生成的光栅结构，成为第二光斑(L2)范围内的散射中心，进一步诱导出无缝连接的周期性光栅结构；同理第二光斑(L2)诱导生成的光栅结构，又成为第三光斑(L3)范围内的散射中心；依次类推，一直到第n光斑(Ln)诱导生成无缝连接的周期性光栅结构；

2)利用二元光栅元件对一束高能量的激光光束进行n倍分光。

4.根据权利要求1所述的方法，特征在于所述的步骤④：

1)使用化学腐蚀法腐蚀掉未被光栅结构覆盖的功能膜，在此基础上利用离子束刻蚀法将表面光栅图案转移到玻璃衬底材料中；

2)经过腐蚀清洗，清理残余的功能膜。