[发明专利]一种飞秒激光加工多彩结构色的方法、加工系统及采集系统

摘要

本发明公开了一种飞秒激光加工多彩结构色的方法、加工系统及采集系统。飞秒激光彩色技术是一种富有前景的材料表面着色手段，但是由于对飞秒激光控制方法相对单一，很难形成多色图案，且由于激光焦平面很难在轴向方向延伸从而不能在曲面上加工，难以满足特定设计的曲面的加工需求。针对飞秒激光彩色技术在加工领域的现状，本发明在飞秒激光自组装形成周期微纳米结构的基础上，通过光学参量放大器、多偏振调制器和相位板来精确调控光束的波长、偏振态和在轴向的聚焦深度，从而产生多种波长、多种偏振和不同聚焦深度的激光束，实现在平面或曲面上大面积制备多彩的结构色。本发明为结构色的大面积批量化制备提供了有效的途径。

主权项

一种飞秒激光加工多彩结构色的加工系统，其特征在于：该加工系统包括激光器光源(1)、第一光阑(2)、光学参量放大器(3)、第二光阑(4)、第一反射镜(5)、1/2波片(6)、棱镜(7)、1/4波片(8)、光闸(9)、光束质量分析仪(10)、第二反射镜(11)、第三反射镜(12)、第四反射镜(13)、第五反射镜(14)、相位板(15)、半透半反镜片(16)、能量计(17)、聚焦镜(18)、精密移动平台(20)和CCD相机(21)；激光光源(1)发出的激光束通过第一光阑(2)后再经过光学参量放大器(3)的调制作用形成需要的波长的激光束；该激光束通过第二光阑(4)后经第一反射镜(5)反射后经过1/2波片(6)和棱镜(7)，及1/4波片(8)的调制形成特定的偏振态的偏振光；偏振光经过光闸(9)、光束质量分析仪(10)、第二反射镜(11)、第三反射镜(12)、第四反射镜(13)、第五反射镜(14)、半透半反镜片(16)、能量计(17)的调制作用和经过相位板(15)调制成焦点沿轴向成长线的光束，经过聚焦镜(18)的会聚作用聚焦到放置于精密移动平台(20)上的样品表面；光学参量放大器(3)用于将中心波长为800nm的光束调制形成260‑2600nm的光束，1/2波片(6)和棱镜(7)用于控制光束的能量和偏振态，1/4波片(8)用于将线偏振的光束调制成圆偏振光或椭圆偏振光，相位板(15)用于将激光束聚焦成线型焦点，精密移动平台(20)用于定位和移动样品，CCD相机(21)用于监控加工过程和检测加工结果，通过调制光束的波长、脉冲能量、脉冲数量、偏振态，控制激光束的光场分布，从而在材料表面形成多种尺度、多种类型的微纳米结构，形成多种结构色；还包括采集系统，该采集系统主要由旋转平台(27)、照明光源(25)、光谱仪(24)、光学数码相机(23)和计算机(28)构成，旋转平台(27)用来放置和固定样品，并用于对样品在坐标系统内旋转，照明光源(25)用于提供白色光源，光谱仪(24)用于测量衍射光的光谱，光学数码相机(23)用于对结构色进行图像采集，计算机(28)用于对特定材料在特定激光参数下形成的特定的颜色进行采集和分类，形成结构色的数据库。