[发明专利]熔石英微凹柱透镜阵列的制备方法

权利要求书

1.一种熔石英微凹柱透镜阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、对熔石英光学样片进行超声清洗；

步骤二、从二氧化碳激光器获得连续稳定的二氧化碳激光；并使用扫描场镜f-θ透镜对二氧化碳激光进行聚焦；

步骤三、将超声清洗后的熔石英样片装入夹具，并放置在f-θ透镜聚焦的二氧化碳激光的焦点位置；同时将二氧化碳激光器设置为连续出光模式；

步骤四、采用振镜系统扫描聚焦后的二氧化碳激光辐照熔石英样片表面；振镜系统扫描熔石英样片表面以螺旋形扫描的方式进行，制备得到螺旋微凹柱透镜阵列；所述螺旋形扫描的扫描间距为0.1mm～1mm；

步骤五、二氧化碳激光辐照后的熔石英样片放入氢氟酸溶液进行湿法刻蚀；

步骤六、对湿法刻蚀形成的熔石英微凹柱透镜阵列进行喷淋和超声清洗，得到熔石英微凹柱透镜阵列；

其中，所述振镜系统扫描的速度为1mm/s～3m/s；所述二氧化碳激光器为射频激励二氧化碳激光器，波长为10.6μm，光斑直径尺寸范围为100μm～2mm；

所述步骤一中，超声清洗的方式为：将熔石英光学样片加入碱性溶液中，并采用依次在60KHz、80KHz、120KHz、160KHz、180KHz、200KHz的超声频率下处理，每个频率处理时间为3～5min，然后将熔石英光学样片加入高纯水中，在100～150KHz的频率下，超声5～10min，烘干；在超声处理过程中，向碱性溶液中通入氨气；所述氨气的通气速率为50-100mL/min；

所述步骤五中，湿法刻蚀的过程为：将辐照处理后的熔石英样片放入氢氟酸溶液中，并采用依次在0.8MHz、1MHz、1.2MHz、1.3MHz、1.5MHz的兆声场频率下进行刻蚀，每个兆声场频率刻蚀时间为5～10min；所述氢氟酸溶液的质量分数为1～3％。

2.如权利要求1所述的熔石英微凹柱透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，振镜系统扫描熔石英样片表面替换为以平行逐行扫描的方式进行，制备得到平行微凹柱透镜阵列；所述平行逐行扫描的扫描间距为0.1mm～1mm。

3.如权利要求1所述的熔石英微凹柱透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，振镜系统扫描熔石英样片表面替换为：首先以平行逐行扫描的方式进行，再接着以垂直于先前的扫描方向逐行扫描，制备得到正交微凹柱透镜阵列；所述平行逐行扫描的扫描间距为0.1mm～1mm。

4.如权利要求1所述的熔石英微凹柱透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液的制备方法为：按重量份，取氢氧化钠5～10份、氢氧化钾3～5份、尿素1～3份、EDTA四钠1～3份、烷基糖苷1～3份加入150～200份60～70℃的水中，搅拌均匀，冷却至室温后，加入水200～300份、聚丙烯酸钠0.5～1.5份、次氮基三乙酸0.1～0.3份、十八烷基二羟乙基氧化胺0.1～0.3份、葡萄糖酸钠0.1～0.5份、2，4-二羟基二苯砜0.1～0.3份、1-乙基-3-甲基咪唑乳酸0.1～0.3份搅拌均匀，得到混合溶液，即碱性溶液。

5.如权利要求4所述的熔石英微凹柱透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述混合溶液还包括以下处理过程：将混合溶液置于恒温槽中，选用探头式脉冲超声波仪器对混合液进行超声处理，所述探头式脉冲超声波仪器的探头插入混合液下5～10cm，混合液的液面高度保持12～15cm，脉冲时间为15～20s，占空比为60％～85％，恒温槽中控制温度为25℃，声强为100～500W/cm²，超声频率25～45KHz，处理时间为60～120分钟；所述探头的直径为20mm。

6.如权利要求1所述的熔石英微凹柱透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤六中，超声清洗采用将熔石英光学样片加入高纯水中，在100～150KHz的频率下，超声5～10min，并在在超声清洗过程中，向高纯水中通入N₂气体；所述N₂气体的通气速率为100-150mL/min。