[发明专利]一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构及其制作方法

权利要求书

1.一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构，其特征在于：包括一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构，该结构包括玻璃材料基板及其表面的随机微透镜阵列结构，且这些微透镜的尺寸和位置均随机分布，该光束均匀化结构利用尺寸和位置均随机分布的微透镜将照射到其表面的入射光束分割为无数孔径大小随机、焦距长短随机的子光束，这些子光束被随机微透镜折射后在基板后方不同位置处发生叠加，每个子光束的微小不均匀性将在叠加过程中被平滑，从而使出射光束更加均匀。

2.一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构的制作方法，其特征在于：该随机微透镜阵列结构的制作方法，包括以下步骤：

步骤(1)、以玻璃材料(1)作为基底；

步骤(2)、利用薄膜沉积技术，在玻璃材料(1)表面沉积一层金属薄膜(2)；

步骤(3)、在金属薄膜(2)上均匀涂覆一层光刻胶(3)；

步骤(4)、利用光学曝光技术，将掩模板(4)上的随机多边形结构制作在光刻胶(3)上；

步骤(5)、经显影，获得光刻胶结构掩蔽层(5)；

步骤(6)、将整个基片浸入金属薄膜材料腐蚀液(6)中；

步骤(7)、利用湿法腐蚀技术，将随机多边形结构从光刻胶结构掩蔽层(5)传递到金属膜层(2)上；

步骤(8)、清洗掉表面残余光刻胶，获得具有随机多边形结构的金属掩蔽层(7)；

步骤(9)、将整个基片浸入玻璃材料腐蚀液(8)中；

步骤(10)、利用湿法腐蚀技术，以表面具有随机多边形结构的金属掩蔽层(7)作为遮蔽物，腐蚀玻璃基底；

步骤(11)、待玻璃基底表面金属掩蔽层全部被剥蚀掉，腐蚀结束；

步骤(12)、获得表面具有尺寸和位置均随机分布的随机微透镜阵列(9)，该随机微透镜阵列(9)可用于光束均匀化。

3.根据权利要求2所述的一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构的制作方法，其特征在于：步骤(1)中的玻璃材料需含有除二氧化硅以外的其他成分，包括但不限于硅酸盐、碳酸盐、硼酸盐等，且其他成分在玻璃材料内随机分布。

4.根据权利要求2所述的一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构的制作方法，其特征在于：步骤(2)中的薄膜沉积技术包括物理气相沉积和化学气相沉积，具体可以为电阻蒸发沉积、电子束蒸发沉积、等离子体溅射沉积、低压化学气相沉积、常压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积或原子层沉积。

5.根据权利要求2所述的一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构的制作方法，其特征在于：步骤(2)中的金属薄膜材料需对玻璃基底有较强的粘附力，包括但不限于铬、铝、金、银等。

6.根据权利要求2所述的一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构的制作方法，其特征在于：步骤(4)中的掩模板上的随机多边形结构需紧密排布，且最大边长不超过100μm。

7.根据权利要求2所述的一种光束均匀化结构的制作方法，其特征在于：步骤(6)中金属薄膜材料腐蚀液(6)需能够对金属薄膜(2)腐蚀。

8.根据权利要求2所述的一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构的制作方法，其特征在于：步骤(9)中玻璃材料腐蚀液(8)需能够对玻璃基底腐蚀。

9.根据权利要求2所述的一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构的制作方法，其特征在于：步骤(7)和步骤(10)中湿法腐蚀技术包括浸泡式、喷淋式和震荡式湿法腐蚀技术。

10.根据权利要求2所述的一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构的制作方法，其特征在于：该随机微透镜阵列结构的制作方法是借助随机多边形金属掩蔽层的遮挡作用，随机地从不同位置处向玻璃基底内部腐蚀，由于玻璃内部除二氧化硅以外的物质浓度是随机分布的，导致腐蚀速率随机分布，又由于玻璃材料湿法腐蚀的各向同性，呈现出位置、口径均随机分布的微小透镜无序阵列结构；该制备方法利用了随机多边形金属掩模导致的随机腐蚀起始位置、玻璃内物质浓度随机分布导致的随机腐蚀速率、二氧化硅腐蚀的各向同性，实现了位置和尺寸均随机分布的微透镜制作，制作方法简便易行，对光束的均匀化效果良好。