[发明专利]利用飞秒激光单脉冲对硬质材料进行灰度加工的方法及其应用

摘要

本发明公开了一种利用飞秒激光单脉冲对硬质材料进行灰度加工的方法及其应用，属于激光加工技术领域，提供了利用单个飞秒激光脉冲直接对硬质材料进行灰度加工的方法。采用空间光调制器将飞秒激光调制成一组光强(相对能量)不同的子束波，利用调制后的单个飞秒激光脉冲对硬质衬底进行曝光，可获得一组曝光剂量与子束波光强一一对应的种子点阵。在此基础上进行刻蚀，最终能够得到由一组单元三维尺寸可独立调节的微结构阵列，每个结构单元尺寸由所对应种子的曝光剂量唯一决定。

主权项

1.利用飞秒激光单脉冲对硬质材料进行灰度加工的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)、子束波全息图准备；首先，利用计算机程序A写出一组子束波的代表点的相对能量和空间位置坐标，每个代表点包含四个数据，数据1为该点的相对能量，数据2‑4为该子束波代表点的空间位置坐标；所生成代表点的数目、排列方式、间距和每个点的相对能量，均由待加工微结构阵列的周期和阵元排布方式决定；然后，将生成的子束波代表点数据导入计算机程序B，得到对应的子束波全息图；(2)、单脉冲曝光制备种子点阵；首先，将步骤(1)中生成的子束波全息图加载在空间光调制器上；然后，将一束飞秒激光脉冲照射在空间光调制器上，使其反射光依次通过透镜F1、透镜F2和平场物镜，最终入射至衬底，在其表面生成与子束波全息图一一对应的光点阵列；这些光点在衬底表面依据各自的相对能量实现不同曝光剂量的烧蚀，形成三维尺寸与光点能量正相关的种子点阵；(3)、刻蚀制备微结构阵列；将步骤(2)中制备的含种子点阵的衬底置于氢氟酸中，在常温下进行超声处理，刻蚀后得到所需的微结构阵列。