[发明专利]飞秒激光在透明硬脆材料上加工微纳米尺度通孔的方法

权利要求书

1.飞秒激光在透明硬脆材料上加工微纳米尺度通孔的方法，其特征在于：将缩束后的贝塞尔光束聚焦到样品表面，根据微纳米尺度通孔的目标尺寸范围要求，定量调节贝塞尔光束的直径，进而调节改性孔长度，移动样品进行改性孔阵列加工；所述改性孔为盲孔，所述盲孔末端具有倒锥状结构；将样品放入腐蚀溶液中刻蚀一定时间后，根据设计的盲孔尺寸和大小，利用磨抛机定量去除剩余的厚度，最后将样品反向放置于光学显微镜或扫描电子显微镜下进行观察，选择出口尺寸符合要求的微纳米尺度通孔；

所述腐蚀溶液包括KOH溶液。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述缩束的方法为：根据微纳米尺度通孔的出口目标尺寸范围、待加工样品的厚度确定贝塞尔光束的缩束倍率，缩束系统用于调整光束长度和提高能量密度。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述改性孔阵列加工的方法为：利用机械开关和衰减片分别对辐照到玻璃样品上的脉冲数和脉冲能量进行控制，并结合计算机控制系统控制六自由度精密位移平台运行加工程序，得到改性微米尺度盲孔阵列，盲孔末端具有倒锥状结构，在此过程中，飞秒激光辐照在样品内部区域的材料结构由硅氧六元环转变为硅氧三元环或硅氧四元环。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述定量去除剩余的样品厚度的方法为：由于盲孔末端为锥形，磨抛去除厚度越大，得到的微纳米通孔出口直径越大，因此根据设计的盲孔尺寸和大小，利用磨抛机定量去除剩余的厚度。

5.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于：其所需的装置包括飞秒激光系统、衰减片、机械开关、锥透镜、平凸透镜、分束镜、白光源、电荷耦合器件、二向色镜、显微物镜、六自由度精密位移平台和计算机控制系统；

飞秒激光系统产生高斯型飞秒激光后，经衰减片调整激光能量，利用计算机控制系统控制机械开关来调节辐照到样品表面的脉冲个数；调节后的激光光束经锥透镜形成贝塞尔光束，再通过缩束系统对光束缩束聚焦在位于六自由度精密位移平台中心的样品表面，其中二向色镜改变光束方向使其垂直入射到显微物镜中；在此过程中白光源产生的白光经过分束镜、二向色镜、显微物镜后照射在样品的加工区域，之后原路返回至分束镜，分束镜改变反射光传播方向入射到电荷耦合器件中，以此实现对加工过程的实时监控。