[发明专利]使用环形涡旋激光束在基于玻璃的物体中形成微孔的系统及方法

权利要求书

1.一种在具有限定对置的第一及第二表面的主体的基于玻璃的物体中形成微孔的方法，该方法包含以下步骤：

a)形成具有相位分布的相位装置，该相位分布由下式限定：

φ_PD(r，θ)＝φ₁(r，θ)+φ₂(r，θ)，

其中φ₁(r，θ)是等于-k·r·sin(γ)的第一相位项且

φ₂(r，θ)是等于m·θ的第二相位项，

其中(r，θ)是径向极坐标及角坐标，

γ是在0.10°≤γ≤20°范围内的轴锥角，且

m是在3≤m≤20范围内的拓扑电荷，其中m是整数；

b)将高斯激光束引导至该相位装置以将该高斯束转换成环形涡旋波束，该环形涡旋波束具有该相位分布φ_PD(r，θ)、焦点深度DOF、波长λ及聚焦环，该聚焦环在该焦点深度DOF内且具有内径D1、外径D2及宽度WA＝(D2-D1)/2；

c)将该环形涡旋波束引导至该第一表面且穿过该基于玻璃的物体的该主体，藉此照射在该焦点深度内的该主体的环形区域以形成一经照射环形区域，其中该照射：

i)将该经照射环形区域变换成经修改环形区域，与该主体的尚未被该环形涡旋波束照射的部分相比，该经修改环形区域优先蚀刻；

ii)通过烧蚀该经照射环形区域的一部分而将该经照射环形区域的该部分变换成封闭式环形微孔；或

iii)通过烧蚀该经照射环形区域而将该经照射环形区域变换成微通孔。

2.如权利要求1所述的方法，其中该相位装置包含：

被配置成用于限定该第一相位项φ₁(r，θ)的轴锥透镜及被配置成用于限定该第二相位项φ₂(r，θ)的相位组件；或

被配置成用于限定该第一相位项φ₁(r，θ)及该第二相位项φ₂(r，θ)的单一相位组件。

3.如权利要求1所述的方法，其中该相位组件包含相位板或主动相位组件。

4.如权利要求1所述的方法，其中该主动相位组件包含空间光调变器。

5.如权利要求1所述的方法，其中照射该主体的该环形区域形成该经修改环形区域，且该方法进一步包含以下步骤：

执行蚀刻工艺以去除该经修改环形区域以形成实质上圆柱形的微通孔。

6.如权利要求1所述的方法，其中该蚀刻工艺包含以下步骤：执行使用具有HF及HCl中的至少一者的蚀刻剂的酸蚀刻。

7.如权利要求6所述的方法，其中该蚀刻剂进一步包含HNO₃及H₂SO₄中的至少一者。

8.如权利要求5所述的方法，其中该蚀刻工艺包括以下步骤：施加超声波及热中的至少一者。

9.如权利要求1所述的方法，其中该高斯束是通过发射光脉冲的二极管泵脉冲激光形成，这些光脉冲具有对处理中的该材料透明的波长λ，其中这些光脉冲具有在200飞秒至20皮秒范围内的时间脉冲宽度。

10.如权利要求1所述的方法，其中该基于玻璃的物体由玻璃材料或玻璃陶瓷材料组成。

11.如权利要求1所述的方法，其中该基于玻璃的物体由平面玻璃片组成，该平面玻璃片具有在0.3mm≤TH≤2mm范围内的厚度TH。

12.如权利要求1所述的方法，该方法进一步包含以下步骤：相对于该环形涡旋波束移动该基于玻璃的物体且形成另一微孔。

13.如权利要求12所述的方法，该方法进一步包含以下步骤：将该基于玻璃的物体支撑在可移动台上且相对于该环形涡旋波束移动该可移动台。