[发明专利]一种自由空间传输的近场光学诱导表面微结构平滑方法

摘要

本发明涉及一种自由空间传输的近场光学诱导表面微结构平滑方法，该方法属于光学器件加工领域，主要针对常规的超精密光学器件制作技术要么是加工效率不高，要么是其表面粗糙度控制的不够低，难以有效地平滑表面微结构。自由空间传输的近场光学诱导表面微结构平滑方法是基于自由空间在激光辅助下发生的选择性化学反应，去除表面的纳米凸起、凹坑和划痕等表面微结构，与此同时在表面微结构消失时光化学反应自动停止，从而获得超光滑表面。此方法不仅大大的降低了光学器件表面的粗糙度，而且具有针对性强、品质高、简单易行的特点。

主权项

1.自由空间传输的近场光学诱导表面微结构平滑方法，其特征在于所述方法通过近场光学诱导表面微结构装置实现，所述装置包括激光器(1)、快门(2)、凸透镜(3)、XYZ平台(4)、半导体激光器(7)、探测器(8)、探测器位置控制单元(9)、计算机(10)、XYZ 平台控制器(11)和反应室(12)， XYZ平台(4)上设有反应室(12)，反应室(12)一侧下部设有减压器和电磁阀，用于充入氯气，上部设有扩散泵和冷却阱，用于排出气体，激光器(1)的出光口通过快门(2)对准凸透镜(3)的进光口，凸透镜(3)的出光口对准反应室(12)的进光口，半导体激光器(7)连接探测器(8)，探测器(8)连接探测器位置控制单元(9)的输入端，探测器位置控制单元(9)的输出端连接计算机(10)输入端，用以检测基板是否平整，计算机(10)输出端连接XYZ平台控制器(11)，XYZ平台(4)通过XYZ平台控制器(11)进行控制；具体步骤如下：(1)对反应室抽真空，真空度为10^-3pa，随后充入10pa-200pa的氯气；(2)选用离子源对基板表面清洗5分钟，控制氧离子流量为30～50sccm，氩离子流量为5～30sccm，电压为200V～600V，电流为300mA～1000mA；(3)将清洗后的基板放入反应室；(4)选用氩离子激光器作为光源，其波长为300-700nm,功率密度为0.25-0.35，打开快门后，入射光于自由空间经过凸透镜耦合至反应室；(5)步骤（4）中的入射光垂直入射于基板，此时纳米尺度的微结构产生光学近场，导致分子与基板原子进行选择性光化学反应；一旦表面微结构消失、光学近场消失、反应也将停止；(6)半导体激光器的光线经基板反射到探测器，通过探测器位置控制单元后连接到计算机，以便观察基板是否平整；(7)待反应结束、反应室冷却至室温后取出刻蚀好的基板。