[发明专利]一种激光化学腐蚀加工灰度阶梯结构产品的方法及其系统

说明书

本发明涉及一种激光化学腐蚀加工灰度阶梯结构产品的方法及其系统，该方法包括利用激光对玻璃表面进行加工，以得到初加工产品；对所述初加工产品采用化学腐蚀，以得到灰度阶梯结构的产品。本发明通过激光在玻璃表面加工出待加工的图案，改变玻璃表面及下层的材料物理化学性质，并利用碱性腐蚀液进行化学腐蚀，由此加工出灰度阶梯结构的产品，实现高效率地制备灰度阶梯结构的光学微型器件。

技术领域

本发明涉及玻璃加工方法，更具体地说是指一种激光化学腐蚀加工灰度阶梯结构产品的方法及其系统。

背景技术

玻璃属于重要的化学特性稳定的非晶脆性透明材料，广泛应用与消费电子，生物医疗。也由于其化学的稳定性和脆性，玻璃材料特别适用于激光微加工。加工方式主要有两种，一是直接材料去除的干法方式切割、钻孔、表面雕刻等激光直写的方式，实现高质量和高效率的加工；二是激光诱导的化学腐蚀的湿法加工，鉴于HF(氟化氢气体的水溶液，Hydrofluoric Acid)溶液的剧毒，目前的化学腐蚀液主要以低毒的碱性腐蚀液。激光处理后的玻璃腐蚀速率远远大于未激光处理的玻璃。

目前对于制备灰度阶梯结构的光学微型器件的加工制备，例如表面微透镜列阵，一般采用干法的激光加工，但是对于渐变台阶结构的加工实现连续的结构改变而言，激光光束的运动控制要求很高，效率也低。

因此，有必要设计一种新的方法，实现高效率地制备灰度阶梯结构的光学微型器件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种激光化学腐蚀加工灰度阶梯结构产品的方法及其系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种激光化学腐蚀加工灰度阶梯结构产品的方法，包括：

利用激光对玻璃表面进行加工，以得到初加工产品；

对所述初加工产品采用化学腐蚀，以得到灰度阶梯结构的产品。

其进一步技术方案为：所述利用激光对玻璃表面进行加工，以得到初加工产品，包括：

采用紫外激光光束对玻璃表面加工出所需的图案，以得到初加工产品。

其进一步技术方案为：所述紫外激光光束的波长为343nm至355nm，或者所述紫外激光光束的波长为266mm，或者所述紫外激光光束的波长为213mm。

其进一步技术方案为：所述紫外激光光束的脉宽为250fs至950fs，或者所述紫外激光光束的脉宽不大于15ps，或者所述紫外激光光束的脉宽不大于10ns。

其进一步技术方案为：所述对所述初加工产品采用化学腐蚀，以得到灰度阶梯结构的产品，包括：

采用碱性腐蚀液对所述初加工产品的图案进行化学腐蚀，以得到灰度阶梯结构的产品。

其进一步技术方案为：所述碱性腐蚀液为KOH水溶液。

其进一步技术方案为：所述碱性腐蚀液的腐蚀温度为97℃。

本发明还提供了一种激光化学腐蚀加工灰度阶梯结构产品的系统，所述系统适用于上述的激光化学腐蚀加工灰度阶梯结构产品的方法，包括化学腐蚀槽、激光器、处理组件以及移动机台，所述处理组件以及所述激光器分别位于所述移动机台上，所述激光器与所述处理组件连接，所述化学腐蚀槽位于所述移动机台的一侧。

其进一步技术方案为：所述处理组件包括顺次连接的扩束器、振镜以及场镜，所述处理组件还包括透镜，所述透镜与所述扩束器连接。

其进一步技术方案为：所述处理组件还包括第一反射镜和第二反射镜，所述扩束器与所述振镜之间连接有所述第一反射镜，所述第一反射镜通过所述第二反射镜与所述透镜连接。