[发明专利]利用飞秒激光在玻璃内部直写微机械零件的方法

摘要

一种利用飞秒激光在玻璃内部直写微机械零件的方法，包括对多孔玻璃飞秒激光直写、退火等步骤，本发明方法具有简单、快速、高精度的特点，可在玻璃芯片内部实现较复杂的微机械结构。

主权项

一种利用飞秒激光在玻璃内部直写微机械零件的方法，其特征在于包括下列步骤：（1）飞秒激光直写：①飞秒激光直写装置安装：将可编程三维位移平台（10）固定在奥利巴斯BX51研究级显微镜的载物台上，所述的可编程三维位移平台（10）的正中位置开有一个方形孔用于放置载玻片，该方形孔正下方是显微镜的透射照明光源，在该显微镜的正上方固定一台CCD探测器（11），所述的可编程三维位移平台（10）与CCD探测器（11）均与计算机（12）相连，把多孔玻璃样品（6）固定在透明样品槽（9）内，在该透明样品槽（9）内加入去离子水（5），将多孔玻璃样品（6）完全浸没，将所述透明样品槽（9）粘结在所述的载玻片上，将该载玻片固定在可编程三维位移平台的方形孔区域；②飞秒激光（3）通过一组反射元件进入所述的显微镜，经油浸显微物镜（4）聚焦在所述的多孔玻璃内部，手动粗调所述的载物台使油浸显微物镜（4）的前端部分浸没在去离子水（5）中，再进一步细调使所述的CCD探测器（11）对多孔玻璃样品（6）上表面的成清晰像；再计算机（12）通过控制程序使可编程三维位移平台（10）向正上方移动一个距离，该距离就是飞秒激光经过油浸显微物镜（4）聚焦后在多孔玻璃样品（6）内部的加工深度；③按照待加工微机械零件预先编写的加工程序驱动所述的可编程三维位移平台（10）运动的同时，启动飞秒激光（3）光束对所述多孔玻璃样品（6）进行辐照加工，具体操作过程如下：按照设计尺寸在所述多孔玻璃样品（6）内部适当深度选择微机械零件的成形区域，首先在所述的成形区域两侧直写两条引水通道；然后，将所述的飞秒激光（3）聚焦在引水通道与成形区域的连接处，计算机启动所述编程序驱动平台带动多孔玻璃样品（6）进行精确三维移动，使样品相对飞秒激光的焦点产生精确三维相对运动，所述飞秒激光在成形区域的进行扫描加工，而不辐照微机械的结构区域，微机械零件的结构区域将不被所述飞秒激光烧蚀得以保留；当所述飞秒激光在成形区域扫描完毕，就会在所述的样品内部直写出所需的微机械零件结构；加工精度为一微米； （2）退火：将飞秒激光辐照后的样品放入高温炉中，在1150℃的温度下退火一小时，退火后多孔玻璃中的纳米孔闭合，而直写出的微机械零件结构保留下来，最终得到嵌入透明的致密玻璃内部的微机械零件。