一种三组光栅微结构共轴反射式实时监控激光蚀刻系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三组光栅微结构共轴反射式实时监控激光蚀刻系统，包括激光器、针孔滤波器和共轴反射式光学系统、实时监控系统，针孔滤波器放置在激光器的输出束腰位置，共轴反射式光学系统包括共轴的反射式双曲面扩束镜、折叠反射镜、抛物面准直反射镜和三个波面分割平面反射镜，折叠反射镜位于反射式双面扩束镜和抛物面准直反射镜之间，三个波面分割平面反射镜位于折叠反射镜和抛物面准直反射镜之间；实时监控系统包括依次连接的物镜、光电探测器、成像电路和操控计算机。本发明专利技术能够一次性同步蚀刻对称分布的三组光栅，三组光栅面积大，可保证光栅条纹和周期无畸变，精确度高，工艺一致性好，工作效率高，有利于提高产品质量和降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能节能玻璃领域，具体是一种三组光栅微结构共轴反射式实时监控激光蚀刻系统。
技术介绍
近十多年来，我国在衍射光栅理论和工艺研究方面取得了长足进步，并取得了丰硕的科研成果。以光栅作为核心技术，进行技术集成再创新，开发高科技的军民两用光栅技术系列产品已成为可能。在平面内具有二维周期性的结构分布，能对电磁波进行选择性地透射或屏蔽，这样的人造表面被称为频率选择表面，其技术实质上是一种二维光栅。其周期一般为谐振半波长的数倍。通过调控频率选择表面的形状、周期、占空比、厚度、材料等参数，可以实现不同的频率选择特性，因此频率选择表面主要有带阻、带通、低通和高通四种基本类型。在此基础上，可以进行更多功能的技术集成。国内外市场对太阳能节能玻璃的需求量巨大，但目前我国太阳能节能玻璃主要基于镀膜技术，其功能、性能和产品种类均比较有限。国外已经把基于二维光栅技术的频率选择表面成功应用于太阳能节能玻璃等领域的研发和生产。与此同时，在军事应用领域，“十二五”以来对雷达隐身光学窗口的需求与日倶增，但相关的设计技术和制作工艺比较落后，难以满足市场需求。例如，目前国内制作雷达隐身光窗上的二维光栅一般采用电子束直写或半导体光刻，然后进行光栅拼接的工艺方法。这种工艺很难获得高雷达屏蔽效率、高光学透过率的大口径隐身光窗，而且加工制作成本高，不利于推广应用。目前，国内全息光刻系统一般采用离轴反射式光学系统。离轴反射式光学系统的加工、检测、装配与调试都比较困难，一般残余较大出射波像差。性能较差的离轴反射式光刻系统难以解决光栅微结构(包括周期、占宽比、槽深和槽形等参数)的畸变控制技术难题。而且国内没有一次同步制作三组光栅的激光蚀刻设备。大口径光栅需要拼接，制作工艺复杂，质量难以保证。而且在三组光栅激光蚀刻中需对主要曝光工艺参数进行精确控制，对技术人员个人工作经验依赖性强，制作工艺一致性和工作效率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三组光栅微结构共轴反射式实时监控激光蚀刻系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案:—种三组光栅微结构共轴反射式实时监控激光蚀刻系统，包括激光器、针孔滤波器和共轴反射式光学系统、实时监控系统，所述针孔滤波器的表面处理为黑体，针孔滤波器上通过激光打出小孔，所述针孔滤波器放置在激光器的输出束腰位置；所述共轴反射式光学系统包括共轴的反射式双曲面扩束镜、折叠反射镜、抛物面准直反射镜和三个波面分割平面反射镜，所述折叠反射镜的中心开设有一个小孔，所述折叠反射镜位于反射式双面扩束镜和抛物面准直反射镜之间；三个波面分割平面反射镜呈中心对称均匀分布，且三个波面分割平面反射镜位于折叠反射镜和抛物面准直反射镜之间，三个波面分割平面反射镜上分别设有方位调节机构，形成的三支激光束两两干涉，产生三组干涉条纹光强分布，通过曝光同步制作三组光栅；所述实时监控系统包括依次连接的物镜、光电探测器、成像电路和操控计算机，被监测曝光面依次通过物镜的透射成像、光电探测器的光电信号转换、成像电路的信号处理和操控计算机的实时显示，操控计算机对快门实时控制。作为本专利技术进一步的方案:所述共轴反射式光学系统的反射式准直镜为一个大口径共轴抛物面反射镜，通过三个小口径抛物面反射镜空间组合替代，或通过大口径球面反射镜替代，或通过三个小口径球面反射镜空间组合替代。作为本专利技术进一步的方案:所述激光器采用氦镉激光器、氪离子激光器或紫外激光器。作为本专利技术进一步的方案:所述反射式双曲面扩束镜由球面反射镜和透镜替代。作为本专利技术进一步的方案:所述光电探测器为光电像增强器、固体微光器、可见和近红外CXD或短波/中波/长波红外探测器。作为本专利技术再进一步的方案:还包括安装架、黑箱罩和光学隔振工作台，该系统通过安装架固定在黑箱罩内，黑箱罩固定在光学隔振工作台上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:1.本专利技术能够一次性同步蚀刻对称分布的三组光栅。基底可以是平面、球面和非球面；2.本专利技术能获得大口径的三组光栅面积，无需光栅拼接工艺；3.本专利技术采用轴对称全反射式光路设计，可保证光栅条纹和周期无畸变；4.本专利技术关键的曝光工艺具有实时监测技术，可以精确控制工艺参数，工艺一致性好，工作效率尚，有利于提尚广品质量和降低成本；5.本专利技术任意遮挡一支光路，剩下的两支激光束干涉产生一维光栅条纹，可以用来制作一维光栅，一个激光蚀刻系统兼具两种用途。【附图说明】图1为本专利技术的不意图。其中，Laser为激光器，SF为针孔滤波器，Mh为中心开小孔的折叠反射镜，Ms为反射式双曲面扩束镜，Mp为抛物面准直反射镜，Ml、M2和M3分别为左、上和右分波面平面反射镜，Window-Dome为窗口或头罩，S-C为实时监控系统。图2为三个分波面平面反射镜的对称安装方位示意图。图3为实时监控系统主要组成及工作原理示意图。图4为三组激光干涉条纹的光强分布示意图。图5为采用负性光刻胶，并利用该激光蚀刻系统一次同步制作的三组光栅阵列分布示意图。图6为任意遮挡一支光路，用剩下的两支激光束干涉制作的一维光栅示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，三组光栅微结构共轴反射式实时监控激光蚀刻系统，包括激光器、针孔滤波器和共轴反射式光学系统、实时监控系统，针孔滤波器的表面处理为黑体，针孔滤波器上通过激光打出小孔，针孔滤波器放置在激光器的输出束腰位置。该系统通过安装架固定在黑箱罩内，黑箱罩固定在光学隔振工作台上。共轴反射式光学系统包括共轴的反射式双曲面扩束镜、折叠反射镜、抛物面准直反射镜和三个波面分割平面反射镜，所述折叠反射镜的中心开设有一个小孔，所述折叠反射镜位于反射式当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三组光栅微结构共轴反射式实时监控激光蚀刻系统，包括激光器、针孔滤波器和共轴反射式光学系统、实时监控系统，其特征在于，所述针孔滤波器的表面处理为黑体，针孔滤波器上通过激光打出小孔，所述针孔滤波器放置在激光器的输出束腰位置；所述共轴反射式光学系统包括共轴的反射式双曲面扩束镜、折叠反射镜、抛物面准直反射镜和三个波面分割平面反射镜，所述折叠反射镜的中心开设有一个小孔，所述折叠反射镜位于反射式双面扩束镜和抛物面准直反射镜之间；三个波面分割平面反射镜呈中心对称均匀分布，且三个波面分割平面反射镜位于折叠反射镜和抛物面准直反射镜之间，三个波面分割平面反射镜上分别设有方位调节机构，形成的三支激光束两两干涉，产生三组干涉条纹光强分布，通过曝光同步制作三组光栅；所述实时监控系统包括依次连接的物镜、光电探测器、成像电路和操控计算机，被监测曝光面依次通过物镜的透射成像、光电探测器的光电信号转换、成像电路的信号处理和操控计算机的实时显示，操控计算机对快门实时控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵秦，
申请(专利权)人：云南曜祯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53