超快激光的光芯片阵列加工系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超快激光的光芯片阵列加工系统及方法，属于光芯片微纳加工技术领域。所述系统包括沿光路方向包括激光光源、空间光调制器、扩束器、反射镜、微透镜阵列、六维工作平台，还包括气浮平台、中控计算机，所述中控计算机分别与激光光源、空间光调制器、六维工作平台相连用于整个系统的控制；所述气浮平台设置在六维工作平台下面用于承载六维工作平台。本发明专利技术采用激光阵列加工的方法可以在一次加工中获得数十个光芯片，其加工效率高、品质一致性好；其次，采用激光加工的方法，加工设备简单，对加工环境要求不高，因此大大降低了生产成本。

Ultrafast laser light chip array processing system and method

The invention discloses an ultrafast laser optical chip array processing system and a method thereof, belonging to the field of optical chip micro nano processing technology. The system includes along the optical path includes a laser light source, a spatial light modulator, diffuser, reflector, micro lens array, six dimensional platform, including floating platform, control computer, the control computer is respectively connected with the laser light source, a spatial light modulator, six dimensional working platform is used to control the whole system; the floating platform set in the six dimension below the platform for carrying the six dimensional work platform. The invention adopts the method of laser array processing can get dozens of light in a chip processing, high processing efficiency, quality and good consistency; secondly, using the method of laser processing, simple processing equipment, processing of environmental requirements is not high, thus greatly reduce the production cost.

【技术实现步骤摘要】
超快激光的光芯片阵列加工系统及方法
本专利技术涉及光芯片微纳加工
，特别是涉及一种超快激光的光芯片阵列加工系统及方法。
技术介绍
随着光纤通信技术的不断发展，光通信宽带建设的方向也在逐步由骨干网、城域网、局域网等向FTTH转移。而作为FTTH基本元器件诸如PLC、PLC光分路器、WDM、AWG、半导体激光器、光栅等也面临着降低功耗和减小制造成本的压力。目前，对光芯片的加工存在着加工工序复杂、加工难度大、加工效率低等问题，传统加工方法如化学腐蚀法、机械加工法等，对操作人员的要求较高，其加工品质及其依赖于操作人员的技术熟练度。而使用诸如电子束加工则存在需要维持加工环境的真空状态，其大大地增加了生产成本。激光加工技术是目前比较理想的加工手段，但其生产效率较低的问题一直困扰着规模化工业生产的实现。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术针对多种光芯片，提供了一种超快激光的光芯片阵列加工系统及方法，采用激光阵列加工的方法可以在一次加工中获得数十个光芯片，其加工效率高、品质一致性好；其次，采用激光加工的方法，加工设备简单，对加工环境要求不高，因此大大降低了生产成本。一种超快激光的光芯片阵列加工系统，沿光路方向包括激光光源、空间光调制器、扩束器、反射镜、微透镜阵列、六维工作平台，还包括气浮平台、中控计算机，所述中控计算机分别与激光光源、空间光调制器、六维工作平台相连用于整个系统的控制；所述气浮平台设置在六维工作平台下面用于承载六维工作平台；所述激光光源，用于提供加工所需的激光；所述空间光调制器，用于将入射的单光束反射为一定数目、空间分布的多光束，以达到分光的目的；所述扩束器，用于对入射多束光进行光束整形，从而获得平行度高、发散角小的光束；所述反射镜，用于改变入射多光束的方向，使得整个系统的光路布局更加紧凑；所述微透镜阵列，用于对入射多光束进行聚焦，获得一定大小的聚焦光斑；所述六维工作平台，用于相对聚焦光斑在六个自由度方向上运动，加工出所需图案。其中，所述六维工作平台，其表面有真空吸附孔，光芯片的基底通过真空吸附孔吸附在六维工作平台上。其中，所述激光光源为飞秒激光或皮秒激光。其中，所述六维工作平台的六个运动方向为沿X轴移动、沿Y轴移动、沿Z轴移动、绕X轴旋转、绕Y轴旋转、绕Z轴旋转。一种采用上述所述的超快激光的光芯片阵列加工系统的加工方法，包括以下步骤：步骤S1、将基底安装在六维工作平台上，完成其定位、夹紧工序；步骤S2、启动超快激光的光芯片阵列加工系统，设置激光光源参数；步骤S3、分光，利用中控计算机生成的多幅计算机全息图，将其叠加并加载到空间光调制器上形成多个衍射光栅的叠加；当单光束入射到空间光调制器时，将会得到一定数目、空间分布的多光束；步骤S4、扩束整形、聚焦，经分光后的多光束经扩束器整形，得到平行度高、发散角小的多光束；整形后的多光束经反射镜入射到微透镜阵列，将多光束聚焦到所要加工的光芯片的基底表面；步骤S5、刻写加工，被加工的光芯片的基底安装在六维工作平台上，随六维工作平台在六个方向上运动，根据事先所编写好的运动程序，每束光即可将焦点处的基底材料去除并形成图案，最终得到所需的图案阵列。其中，还包括步骤S6、对完成加工的光芯片，进行打磨、清洗处理。有益效果：本专利技术提供了一种一种超快激光的光芯片阵列加工系统及方法，该系统沿光路方向包括激光光源、空间光调制器、扩束器、反射镜、微透镜阵列、六维工作平台，还包括气浮平台、中控计算机，所述中控计算机分别与激光光源、空间光调制器、六维工作平台相连用于整个系统的控制；所述气浮平台设置在六维工作平台下面用于承载六维工作平台。本专利技术采用激光阵列加工的方法可以在一次加工中获得数十个光芯片，其加工效率高、品质一致性好；其次，采用激光加工的方法，加工设备简单，对加工环境要求不高，因此大大降低了生产成本。附图说明图1是本专利技术超快激光的光芯片阵列加工系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例中5×5阵列在基底上的划分。图中：1-激光光源；2-空间光调制器；3-扩束器；4-反射镜；5-微透镜阵列；6-六维工作平台；7-气浮平台；8-中控计算机；9-基底；10-真空吸附孔。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术的超快激光的光芯片阵列加工系统及方法作进一步说明。如图1所示，本专利技术的一种超快激光的光芯片阵列加工系统，沿光路方向包括激光光源1、空间光调制器2、扩束器3、反射镜4、微透镜阵列5、六维工作平台6，此外还包括气浮平台7、中控计算机8、基底9、真空吸附孔10；所述中控计算机8分别与激光光源1、空间光调制器2、六维工作平台6相连用于整个系统的控制；所述气浮平台7设置在六维工作平台6下面用于承载六维工作平台6。所述激光光源1可以是飞秒激光、皮秒激光等超快激光，提供加工所需的激光。所述空间光调制器2，可将入射的单光束反射为一定数目、空间分布的多光束，以此达到分光的目的。所述扩束器3，用于对入射多束光进行光束整形，从而获得平行度高、发散角小的光束。所述反射镜4，用于改变入射多光束的方向，使得整个系统的光路布局更加紧凑。所述微透镜阵列5，根据设计需要，其具有一定数目、空间分布的微透镜，每束光可对应于一个微透镜，用于对入射多光束进行聚焦，获得一定大小的聚焦光斑。所述六维工作平台6，其表面有真空吸附孔10，用于带动光芯片的基底9在六个自由度方向上的运动，从而使得基底9与聚焦光斑之间相对运动，加工出所需图案。其中，所述六维工作平台6的六个运动方向为沿X轴移动、沿Y轴移动、沿Z轴移动、绕X轴旋转、绕Y轴旋转、绕Z轴旋转。应用上述实施例的超快激光的光芯片阵列加工系统，本专利技术提供的超快激光的光芯片阵列加工方法，其步骤如下所述。以5×5阵列的二氧化硅脊型光波导的加工为例，其步骤如下：步骤一，准备好合适规格的基底9，本实施例选用的基底9为二氧化硅晶圆基底，将基底9安装在六维工作平台6上，完成其定位、夹紧工序。步骤二，启动飞秒激光的光芯片阵列加工系统，设置好飞秒激光器的功率、重复频率等参数。步骤三，分光：多光束中的每束光可由对应的一副计算机全息图产生，因此由多幅计算机全息图叠加就可实现多光束；根据加工要求，设计并生成总共25幅计算机全息图，将其叠加并加载到空间光调制器2上形成25个衍射光栅的叠加；当单光束入射到空间光调制器2时，将会得到总共25束、按5×5阵列分布的多光束。步骤四，扩束整形、聚焦：经分光后的多光束经扩束器3整形，得到平行度高、发散角小的多光束；整形后的多光束经反射镜4入射到微透镜阵列5，其每个光束对应一个微透镜，将多光束聚焦到所要加工的基底9表面；如图2所示，基底9上根据预先设计划分好5×5的网格（用虚线表示），光束聚焦于每个网格的相同位置。步骤五，刻写加工：被加工基底9安装在六维工作平台6上，随六维工作平台6在六个方向（延X轴移动、延Y轴移动、延Z轴移动、绕X轴旋转、绕Y轴旋转、绕Z轴旋转）上运动，即经聚焦的多光束保持静止，六维工作平台6相对于多光束做六维方向上的运动。根据事先所编写好的运动程序，每束光即可将焦点处的基底9材料去除并形成图案，最终会得到所需的图案阵列。步骤六，对完成加工的5×5二氧化硅脊型光波导阵列按划分的网格沿虚线切割，经打磨、清洗等处理得到单个的二氧化硅脊型光波导。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超快激光的光芯片阵列加工系统，其特征在于，沿光路方向包括激光光源(1)、空间光调制器(2)、扩束器(3)、反射镜(4)、微透镜阵列(5)、六维工作平台(6)，还包括气浮平台(7)、中控计算机(8)，所述中控计算机(8)分别与激光光源(1)、空间光调制器(2)、六维工作平台(6)相连用于整个系统的控制；所述气浮平台(7)设置在六维工作平台(6)下面用于承载六维工作平台(6)；所述激光光源(1)，用于提供加工所需的激光；所述空间光调制器(2)，用于将入射的单光束反射为一定数目、空间分布的多光束，以达到分光的目的；所述扩束器(3)，用于对入射多束光进行光束整形，从而获得平行度高、发散角小的光束；所述反射镜(4)，用于改变入射多光束的方向，使得整个系统的光路布局更加紧凑；所述微透镜阵列(5)，用于对入射多光束进行聚焦，获得一定大小的聚焦光斑；所述六维工作平台(6)，用于相对聚焦光斑在六个自由度方向上运动，加工出所需图案。

【技术特征摘要】
1.一种超快激光的光芯片阵列加工系统，其特征在于，沿光路方向包括激光光源(1)、空间光调制器(2)、扩束器(3)、反射镜(4)、微透镜阵列(5)、六维工作平台(6)，还包括气浮平台(7)、中控计算机(8)，所述中控计算机(8)分别与激光光源(1)、空间光调制器(2)、六维工作平台(6)相连用于整个系统的控制；所述气浮平台(7)设置在六维工作平台(6)下面用于承载六维工作平台(6)；所述激光光源(1)，用于提供加工所需的激光；所述空间光调制器(2)，用于将入射的单光束反射为一定数目、空间分布的多光束，以达到分光的目的；所述扩束器(3)，用于对入射多束光进行光束整形，从而获得平行度高、发散角小的光束；所述反射镜(4)，用于改变入射多光束的方向，使得整个系统的光路布局更加紧凑；所述微透镜阵列(5)，用于对入射多光束进行聚焦，获得一定大小的聚焦光斑；所述六维工作平台(6)，用于相对聚焦光斑在六个自由度方向上运动，加工出所需图案。2.根据权利要求1所述的一种超快激光的光芯片阵列加工系统，其特征在于，所述六维工作平台(6)，其表面有真空吸附孔(10)，光芯片的基底(9)通过真空吸附孔(10)吸附在六维工作平台(6)上。3.根据权利要求1所述的一种超快激光的光芯片阵列加工系统，其特征在于，所述激光光源(1)为飞秒激光或皮秒激光。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶青，王珏，刘顿，陈列，娄德元，杨奇彪，彼得·贝内特，翟中生，郑重，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42