采用网格电极显微热极化工艺制备可见-红外衍射光栅的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种采用网格电极显微热极化工艺制备可见‑红外衍射光栅的制备方法，所用材料主要包括以表面涂覆了硅片作为盖玻片，采用材料为Cu、Ni、Ag或Au金属的网格作阳极，以硅片作阴极，对硫系玻璃进行显微热极化处理，采用周期性电场和热场方法，可实现多种微米级显微结构的衍射光栅的印刷，可通过调整金属网格尺寸和热极化参数中的气氛、电压、温度及时间，来达到控制样品的周期性与形貌，本发明专利技术方法相对传统材料制备效率可提高数倍至数十倍，能一次性将所需图案印刷在光学材料样品上，实现图案分辨率可达微米甚至纳米级水平，微结构分布与尺寸的形貌和原子或分子结构的成份可控，制备效率高。

【技术实现步骤摘要】
采用网格电极显微热极化工艺制备可见-红外衍射光栅的制备方法
本专利技术涉及一种光学元件的制备方法，特别是涉及一种具有微结构的光学元件的制备方法，主要应用于可见-红外光学系统材料和器件

技术介绍
衍射光学元件(DOE)是光学领域的重要组成部分。由于这些元件大多具有脆性，所以它们很容易损坏，因此需要一种稳定且便宜的制造技术。热极化由于其能够在各种类型的玻璃中产生二阶非线性效应而被广泛研究。为了实现基于微结构的光功能玻璃可控制备，需要对玻璃进行改性。以前的改性主要集中于诸如干法蚀刻和光刻等普通微加工手段，其不足之处在于设备昂贵、工艺复杂、加工效率低下等，尤其是光刻还受到光的影响。2008年，Takagi等人提出了一种简便可行的解决方案—显微热极化：采用具有周期性显微网格图案的阳极对玻璃进行热极化，以在玻璃表面形成与阳极微结构图案一致的极化层。此外，热极化也用于复合玻璃领域，在该领域中热极化又被称为电场辅助溶解(EFAD)。2015年，Fleming等证明在银掺杂纳米复合钠钙硅玻璃上使用热极化技术可以成功产生纳米结构。其使用图案化的阳极来选择性地溶解银纳米颗粒，产生周期性图案由阳极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用网格电极显微热极化工艺制备可见‑红外衍射光栅的制备方法，其特征在于：以硫系玻璃作为待处理样品，以不同的硅片分别作为盖玻片和阴极，以金属网格作阳极，将作为阳极的金属网格和作为阴极的硅片分别设置于作为待处理样品的硫系玻璃两侧，将金属网格设置于作为盖玻片的硅片和作为待处理样品的硫系玻璃之间作为阳极，形成热极化制备光学元件的装置，并将所述热极化制备光学元件的装置设置于密封的盒子中，金属网格采用具有周期性显微网格图案形式，对作为待处理样品的硫系玻璃进行加热，并对热极化制备光学元件的装置的作阳极的金属网格和作阴极的硅片进行外加电压，对作为待处理样品的硫系玻璃进行显微热极化处理，从而在硫系玻璃表...

【技术特征摘要】
1.一种采用网格电极显微热极化工艺制备可见-红外衍射光栅的制备方法，其特征在于：以硫系玻璃作为待处理样品，以不同的硅片分别作为盖玻片和阴极，以金属网格作阳极，将作为阳极的金属网格和作为阴极的硅片分别设置于作为待处理样品的硫系玻璃两侧，将金属网格设置于作为盖玻片的硅片和作为待处理样品的硫系玻璃之间作为阳极，形成热极化制备光学元件的装置，并将所述热极化制备光学元件的装置设置于密封的盒子中，金属网格采用具有周期性显微网格图案形式，对作为待处理样品的硫系玻璃进行加热，并对热极化制备光学元件的装置的作阳极的金属网格和作阴极的硅片进行外加电压，对作为待处理样品的硫系玻璃进行显微热极化处理，从而在硫系玻璃表面形成与作为阳极的金属网格微结构图案一致的极化层，然后将作为待处理样品的硫系玻璃进行冷却后，得到所需的具有周期性网格形貌的硫系玻璃衍射光栅元件。2.根据权利要求1所述采用网格电极显微热极化工艺制备可见-红外衍射光栅的制备方法，其特征在于：采用金属网格尺寸、热极化气体气氛、热极化施加电压、热极化温度及热极化时间中的任意一种参数或任意几种参数的组合参数，对作为待处理样品的硫系玻璃进行显微热极化的处理工艺过程进行控制，来调控作为待处理样品的硫系玻璃表面结构的周期性与表面形貌，得到不同的所需的具有周期性网格形貌的硫系玻璃衍射光栅元件。3.根据权利要求1所述采用网格电极显微热极化工艺制备可见-红外衍射光栅的制备方法，其特征在于：作为待处理样品的硫系玻璃的材料组分及其化学式为:(100-x-y)GeS(Se)2·xGa2S(Se)3·yMX；其中，化学式中的M为Li、Na、K或Ag，X为Cl、Br或I，0＜x＜40，40≤100-x-y＜100，作为待处理样品的硫系玻璃的最大平面尺寸为0.8～5cm，其厚度为0.5～1.5mm。4.根据权利要求3所述采用网格电极显微热极化工艺制备可见-红外衍射光栅的制备方法，其特征在于：作为待处理样品的硫系玻璃的材料的化学式中的0＜x＜40，0＜y＜40。5.根据权利要求1所述采用网格电极显微热极化工艺制备可见-红外衍射光栅的制备方法，其特征在于：所述作阳极的金属网格的材料为Cu、Ni、Ag或Au。6.根据权利要求1所述采用网格电极显微热极化工艺制备可见-红外衍射光栅的制备方法，其特征在于：所述作阳极的金属网格的方形网格目数-网格内宽-金属线宽的对应尺寸为300目-58μm-25μm、400目-37μm-25μm、600目-30μm-10μm，1000目-19μm-6μm、1500目-11.5μm-5μm或2000目-7.5μm-5μm。7.根据权利要求1所述采用网格电极显微热极化工艺制备可见-红外衍射光栅的制备方法，其特征在于：作为盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨光，曹琎，王多金，何晓燕，刘斌，陈宏飞，高彦峰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31