[发明专利]一种透明介质微结构均匀改性加工的方法

说明书

技术领域

本发明属于光学技术领域，特别涉及一种透明介质微结构均匀改性加工的方法。

背景技术

飞秒激光与传统的长脉冲激光比较而言，其脉冲持续时间极短，峰值功率极高，热效应小可实现冷加工，广泛的应用于透明介质的加工中。其激光脉冲经物镜聚焦在微小区域内可以获得极高的功率密度，与透明介质作用时表现出强烈的非线性现象，通过雪崩电离和光致电离过程可以在极短的时间内将能量沉积在材料聚焦的区域，产生局部等离子体膨胀，导致材料的有效折射率改变，实现材料的改性或是去除。飞秒激光与材料的作用机理大致为：激光与材料作用完之后，材料中的电子通过多光子电离隧道电离等方式从价带跃迁到导带，随后电子通过吸收光子的能量使其自身加热，随后其将能量传递给晶格，晶格最后将能量传递给周围介质。

传统的飞秒激光刻蚀方法加工微结构经常会出现加工区域的不均匀，而导致最终难以得到理想的微结构，这对于激光加工技术在微制造加工领域的普遍应用带来了诸多不便之处。

发明内容

本发明要解决的问题时，如何提供一种加工均匀性较好的透明介质微结构加工方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种透明介质微结构均匀改性加工的方法，包括：

利用第一激光对透明介质进行加工，以使加工后的透明介质形成若干个改性区域，所述第一激光为包含产生高温晶格的激光和对高温晶格再加工的激光，且两者之间具有预设的时间间隔，将经过改性之后的透明介质浸入至腐蚀溶液中，以使所述改性区域被腐蚀，验证其加工均匀性并形成若干个中空的微结构；

其中，形成每一个改性区域的步骤包括：

将第一激光聚焦至透明介质的该微结构预设的起始位置；所述预设的起始位置为位于透明介质的内部，且与透明介质朝向所述第一激光的外表面具有预设厚度的位置；

移动所述透明介质并同时调整所述第一激光中两路光束的光路，使得第一激光对所述透明介质从所述预设的起始位置开始进行改性，其中，第一激光中先到达透明介质的一路脉冲使改性区域产生高温晶格，后到达透明介质的一路脉冲对已产生的高温晶格再加工，第一激光对所述透明介质的改性直至该微结构预设的终止位置为止，以使位于起始位置以及终止位置之间的材料被改性，形成改性区域。

优选地，所述产生高温晶格的激光和对高温晶格再加工的激光之间预设的时间间隔为0-305皮秒。

优选地，所述产生高温晶格的激光和对高温晶格再加工的激光之间预设的时间间隔为300±5皮秒。

优选地，所述产生高温晶格的激光和对高温晶格再加工的激光均为飞秒；或，

产生高温晶格的激光和对高温晶格再加工的激光均为皮秒脉冲；或，

产生高温晶格的激光和对高温晶格再加工的激光中的一路为飞秒脉冲，另一路为皮秒脉冲。

优选地，所述产生高温晶格的激光和对高温晶格再加工的激光的波长任意，但激光脉宽小于10ps。

优选地，所述产生高温晶格的激光和对高温晶格再加工的激光的能量比为0.5-2。

优选地，所述腐蚀溶液为氢氟酸溶液。

优选地，所述氢氟酸溶液的浓度为1％-15％。

优选地，所述第一激光由同一光束经过分光并经过脉冲调整而形成的第一激光，或由两束光束组合形成的第一激光。

本发明提供的透明介质的微结构均匀改性的加工方法中，第一激光包含产生高温晶格的激光和对高温晶格再加工的激光，且两者之间具有预设的时间间隔，在对透明介质进行加工时，先到达透明介质的光束能够使得透明介质在该光束的聚集处产生高温晶格，后到达透明介质的光束紧接着对该高温晶格进行加工，使得经过上述方法加工之后的透明介质均匀性好、腐蚀速率快，从而能够达到理想的设计效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的透明介质微结构均匀改性加工的方法流程图；

图2是图1中加工每一个微结构的方法流程图；

图3是本发明提供的透明介质示意图。

具体实施方式