[实用新型]一种利用飞秒激光多路并行技术制备衍射光栅的装置

说明书

一种利用飞秒激光多路并行技术制备衍射光栅的装置，该装置包括飞秒激光系统、第一准直光阑，第二准直光阑，二分之一波片、格兰泰勒偏光镜、电子高速快门、第一计算机、第一凸透镜、针孔滤波器、第二凸透镜、双色镜、Dammann光栅、汇聚透镜、三维精密移动平台、附有金属膜的玻璃基片、照明光源、半透半反镜、CCD相机、第二计算机、氦氖激光光源。该实用新型基于Dammann光栅均匀分束性质实现飞秒激光多路并行直写加工，大大提升了加工效率；加工过程采用LabView软件编写控制程序，可一次性完成光栅加工，调节方便；采用CCD相机实时观测加工光栅的表面形貌及反射光衍射图样，保证了加工质量。本实用新型在利用飞秒激光制备光栅方面具有良好的应用前景。

技术领域

本实用新型属于光栅的制作技术领域，特别是一种利用飞秒激光多路并行技术制备衍射光栅的装置。

背景技术

衍射光栅是由大量等缝宽、等缝间距的平行狭缝所构成的一种最基本光学元件之一，它通过规律性结构，使入射光的振幅或相位(或两者同时)受到周期性空间调制。衍射光栅在光学上作为一种重要的分光器件，常被应用在单色仪和光谱仪上，还广泛应用于光学精密测量、天文学、光通信、激光器等诸多领域。衍射光栅制作技术大致可以分为掩膜光刻技术和无掩膜直写技术。掩膜光刻技术存在加工环节多、时间长、成本高且对准精度难以控制、分辨率受衍射极限影响。近年来，随着具有良好加工性能的飞秒激光的出现，飞秒激光直写作为一种无掩膜直写技术在微加工领域中的应用得到广泛的关注。由于飞秒激光具有超高峰值功率和超短脉宽的特点，在飞秒激光与材料作用时间内，被吸收的激光能量来不及向材料内部传导，绝大部分能量沉积在材料表面一定厚度的薄层之内。在相互作用的区域内，高能量密度的飞秒激光会使得材料表面薄层迅速升温，瞬间达到或者高于热力学临界温度，超过被烧蚀材料的击穿阈值，材料表面薄层将发生电离击穿，直接从固态转变为等离子状态向外喷发，脱离材料表面形成烧蚀，达到去除材料的目的，实现微米尺度的激光加工。飞秒激光加工材料具有阈值效应明显、热影响区域小、边缘光滑锐利、加工精度高、可控性强等优势。

目前，在飞秒激光直写技术中大多采用单束激光聚焦，待加工材料固定于微动平台，通过微动平台的移动，实现待加工材料的单路激光扫描。单路激光扫描存在加工速度慢、效率低下的问题。为提升效率，一般采用多路并行方式进行加工，一种方法是利用多个分束器级联方式实现，这无疑会增加光路实现和调试的复杂性。另一种方法是通过微透镜阵列实现，该方法存在制作成本高、对光源均匀性要求高、光束能量利用率不充分等不足。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型提出一种利用飞秒激光多路并行技术制备衍射光栅的装置。本装置基于Dammann光栅分束特性，通过LabView软件联动控制三维精密移动平台移动轨迹和快门开关，可实现光栅的飞秒激光多路并行加工。并且，本装置在光栅制备的同时，可对光栅表面形貌和反射光衍射图样进行实时观测。

为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案如下：