[发明专利]一种蝶翅仿生结构色的制备方法及系统在审

专利信息
申请号: 202011205705.9 申请日: 2020-11-02
公开(公告)号: CN112518102A 公开(公告)日: 2021-03-19
发明(设计)人: 赵圆圆;段宣明 申请(专利权)人: 暨南大学
主分类号: B23K26/00 分类号: B23K26/00;B23K26/60;B23K26/70
代理公司: 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 代理人: 张金福
地址: 510632 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 仿生 结构 制备 方法 系统
【权利要求书】:

1.一种蝶翅仿生结构色的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1:将衬底放置在位移台上,并将光刻胶滴涂于衬底上表面;

S2:采用高斯分布的激光束依次通过二维扫描振镜组件、光学系统组件、物镜后聚焦到光刻胶样品中,其中,调节控制放置有光刻胶样品的位移台在Z方向上的移动使物镜出射的光束聚焦于光刻胶与衬底的交界面;

S3:通过控制入射激光的曝光剂量,聚焦的激光束经衬底反射导致的驻波干涉效应形成层状聚焦光斑;

S4:根据路径设计调节控制二维扫描振镜组件的摆动使经二维扫描振镜组件、光学系统组件、物镜后聚焦出射的光束在XY平面内扫描曝光,并根据路径设计调节控制位移台在Z方向上相对于层状聚焦光斑移动,形成蝶翅仿生结构色;

S5:采用无水乙醇清洗衬底,并除去衬底上表面剩余的光刻胶,得到固化的蝶翅仿生结构色结构。

2.根据权利要求1所述的蝶翅仿生结构色的制备方法,其特征在于,所述S3步骤中,通过调节入射激光的波长控制光刻胶中形成的纳米线层间距,通过调节入射激光的曝光功率和曝光时间控制光刻胶中形成的纳米线层数;

纳米线层间距d的计算公式如下:

d=λ/2n

其中,λ表示入射激光的波长,n表示光刻胶的折射率。

3.根据权利要求1所述的蝶翅仿生结构色的制备方法,其特征在于,所述物镜出射的光束经衬底反射导致的驻波干涉效应形成层状聚焦光斑,所述层状聚焦光斑的截面为树状椭圆形结构,且其光强度空间分布满足如下公式:

I(r,z,d)=|Ein(r,zin)+Ere(r,zre)|2

Ere=[(n0-n1)/(n0+n1)]Ein

其中,Ein为入射光振幅,Ere为反射射光振幅,n0为光刻胶折射率,n1衬底折射率;r为沿光束传播方向垂直截面内的极坐标,z为沿光束传播方向距离光刻胶和衬底交界面的距离,角标in和re分别对应入射光和反射光;d为紧聚焦的激光光斑中心距离光刻胶和衬底交界面的距离值。

4.一种蝶翅仿生结构色的制备系统,其特征在于,包括激光器、二维扫描振镜组件、光学系统组件、光刻物镜、光刻胶、衬底、位移台,以及用于控制位移台和二维扫描振镜组件的上位机;其中:所述衬底设置在所述位移台上,且所述光刻胶设置在所述衬底上方;所述二维扫描振镜组件和位移台分别与上位机连接,所述上位机控制二维扫描振镜组件中反射镜的摆动并结合光学系统组件使出射光束在XY平面内扫描移动,所述上位机控制位移台的位移;

所述激光器输出的激光信号依次经过二维扫描振镜组件、光学系统组件后,出射的激光信号在XY平面内高速扫描移动;出射的激光光束经所述光刻物镜聚焦到所述光刻胶与衬底的交界面,且聚焦的激光光束在衬底的反射作用下,在所述光刻胶中形成多层的层状聚焦光斑;所述上位机控制位移台相对于层状聚焦光斑移动,使所述光刻胶中形成蝶翅仿生结构色的微纳结构。

5.根据权利要求4所述的蝶翅仿生结构色的制备系统,其特征在于,所述激光器出射的激光束为连续激光或脉冲激光;其中,当所述激光束为脉冲激光时,其脉冲宽度为从纳秒到飞秒范围,重复频率为1Hz-100MHz,波长调节范围为157nm-1560nm。

6.根据权利要求5所述的蝶翅仿生结构色的制备系统,其特征在于,所述激光束的偏振态为线偏振、圆偏振或椭圆偏振。

7.根据权利要求4所述的蝶翅仿生结构色的制备系统,其特征在于,所述衬底采用可反光材质的基片。

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