[发明专利]一种三组光栅微结构共轴反射式实时监控激光蚀刻系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能节能玻璃领域，具体是一种三组光栅微结构共轴反射式实时监 控激光蚀刻系统。

背景技术

近十多年来，我国在衍射光栅理论和工艺研究方面取得了长足进步，并取得了丰 硕的科研成果。以光栅作为核心技术，进行技术集成再创新，开发高科技的军民两用光栅技 术系列产品已成为可能。

在平面内具有二维周期性的结构分布，能对电磁波进行选择性地透射或屏蔽，这 样的人造表面被称为频率选择表面，其技术实质上是一种二维光栅。其周期一般为谐振半 波长的数倍。通过调控频率选择表面的形状、周期、占空比、厚度、材料等参数，可以实现不 同的频率选择特性，因此频率选择表面主要有带阻、带通、低通和高通四种基本类型。在此 基础上，可以进行更多功能的技术集成。

国内外市场对太阳能节能玻璃的需求量巨大，但目前我国太阳能节能玻璃主要基 于镀膜技术，其功能、性能和产品种类均比较有限。国外已经把基于二维光栅技术的频率选 择表面成功应用于太阳能节能玻璃等领域的研发和生产。

与此同时，在军事应用领域，“十二五”以来对雷达隐身光学窗口的需求与日俱增， 但相关的设计技术和制作工艺比较落后，难以满足市场需求。例如，目前国内制作雷达隐身 光窗上的二维光栅一般采用电子束直写或半导体光刻，然后进行光栅拼接的工艺方法。这 种工艺很难获得高雷达屏蔽效率、高光学透过率的大口径隐身光窗，而且加工制作成本高， 不利于推广应用。

目前，国内全息光刻系统一般采用离轴反射式光学系统。离轴反射式光学系统的 加工、检测、装配与调试都比较困难，一般残余较大出射波像差。性能较差的离轴反射式光 刻系统难以解决光栅微结构(包括周期、占宽比、槽深和槽形等参数)的畸变控制技术难题。 而且国内没有一次同步制作三组光栅的激光蚀刻设备。大口径光栅需要拼接，制作工艺复 杂，质量难以保证。而且在三组光栅激光蚀刻中需对主要曝光工艺参数进行精确控制，对技 术人员个人工作经验依赖性强，制作工艺一致性和工作效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三组光栅微结构共轴反射式实时监控激光蚀刻系统， 以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种三组光栅微结构共轴反射式实时监控激光蚀刻系统，包括激光器、针孔滤波 器和共轴反射式光学系统、实时监控系统，所述针孔滤波器的表面处理为黑体，针孔滤波器 上通过激光打出小孔，所述针孔滤波器放置在激光器的输出束腰位置；

所述共轴反射式光学系统包括共轴的反射式双曲面扩束镜、折叠反射镜、抛物面 准直反射镜和三个波面分割平面反射镜，所述折叠反射镜的中心开设有一个小孔，所述折 叠反射镜位于反射式双面扩束镜和抛物面准直反射镜之间；

三个波面分割平面反射镜呈中心对称均匀分布，且三个波面分割平面反射镜位于 折叠反射镜和抛物面准直反射镜之间，三个波面分割平面反射镜上分别设有方位调节机 构，形成的三支激光束两两干涉，产生三组干涉条纹光强分布，通过曝光同步制作三组光 栅；

所述实时监控系统包括依次连接的物镜、光电探测器、成像电路和操控计算机，被 监测曝光面依次通过物镜的透射成像、光电探测器的光电信号转换、成像电路的信号处理 和操控计算机的实时显示，操控计算机对快门实时控制。

作为本发明进一步的方案：所述共轴反射式光学系统的反射式准直镜为一个大口 径共轴抛物面反射镜，通过三个小口径抛物面反射镜空间组合替代，或通过大口径球面反 射镜替代，或通过三个小口径球面反射镜空间组合替代。

作为本发明进一步的方案：所述激光器采用氦镉激光器、氪离子激光器或紫外激 光器。

作为本发明进一步的方案：所述反射式双曲面扩束镜由球面反射镜和透镜替代。

作为本发明进一步的方案：所述光电探测器为光电像增强器、固体微光器、可见和 近红外CCD或短波/中波/长波红外探测器。

作为本发明再进一步的方案：还包括安装架、黑箱罩和光学隔振工作台，该系统通 过安装架固定在黑箱罩内，黑箱罩固定在光学隔振工作台上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明能够一次性同步蚀刻对称分布的三组光栅。基底可以是平面、球面和非 球面；

2.本发明能获得大口径的三组光栅面积，无需光栅拼接工艺；