一种激光干涉光刻系统技术方案

本申请属于微纳结构技术领域，特别是涉及一种激光干涉光刻系统。现有的激光干涉光刻系统分光后光强不相等，分光元件太多，调整困难，系统可靠性低。本申请提供了一种激光干涉光刻系统，包括依次排列的双束激光产生组件、若干光束整形组件和若干干涉组件；所述双束激光产生组件包括若干光束产生单元，所述光束产生单元之间设置有偏振镜和Q开关；所述光束整形组件包括依次排列的扩束准直单元和光束整形单元；所述干涉组件包括分光单元和偏振态调制单元。分光后光强相等，分光元件简洁，容易调整，系统可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种激光干涉光刻系统
本申请属于微纳结构
，特别是涉及一种激光干涉光刻系统。
技术介绍
金属钛合金因其优良的生物相容性、生物惰性、弹性模量与人体骨模量接近等优点被广泛应用于口腔种植和骨科领域。钛合金植体表面形态是影响骨整合的重要因素之一，为促进骨整合，人们采用多种物理化学方法对钛合金植体表面进行改性。多光束激光干涉光刻加工是一种可控且灵活的表面改性方法，该方法处理后的钛合金植体表面具有微米到纳米级的混合结构，有利于提升钛合金植体作为口腔种植和骨科植入材料的实用性。利用多光束激光干涉进行微纳米尺度的结构光刻加工，是一种在材料表面大面积构建亚微米周期性结构的方法，通过两束或者多束相干光形成周期性或者准周期性光场，可以直接在材料表面或者内部刻蚀二维和三维周期性结构。激光干涉加工具有加工面积大、加工尺度灵活多变、成本低廉等优点。利用多光束激光干涉加工出的纳米结构也在许多领域得到广泛应用。目前的多光束激光干涉光刻系统大多采用单一光束输出的激光器，采用各种分光方式对原光束进行分光，然后再用反射镜对各分束光进行反射相交，获得干涉；但是现有的激光干涉光刻系统分光后光强不相等，分光元件太多，调整困难，系统可靠性低。
技术实现思路
1.要解决的技术问题基于目前的多光束激光干涉光刻系统大多采用单一光束输出的激光器，采用各种分光方式对原光束进行分光，然后再用反射镜对各分束光进行反射相交，获得干涉；但是现有的激光干涉光刻系统分光后光强不相等，分光元件太多，调整困难，系统可靠性低的问题，本申请提供了一种激光干涉光刻系统。2.技术方案为了达到上述的目的，本申请提供了一种激光干涉光刻系统，包括依次排列的双束激光产生组件、若干光束整形组件和若干干涉组件；所述双束激光产生组件包括若干光束产生单元，所述光束产生单元之间设置有偏振镜和Q开关；所述光束整形组件包括依次排列的扩束准直单元和光束整形单元；所述干涉组件包括分光单元和偏振态调制单元。可选地，所述光束产生单元包括依次排列45°全反射镜、泵浦光源和腔镜输出镜，所述泵浦光源与Nd:YAG晶体相互平行设置；所述45°全反射镜之间设置有所述偏振镜和所述Q开关。可选地，所述扩束准直单元的扩束倍数为2，所述扩束准直单元包括若干光学镜片和镜筒。可选地，所述光学镜片采用K9玻璃，所述光学镜片镀有增透膜AR@1064nm，所述扩束准直单元入口直径ф10mm，出口直径ф20mm。可选地，所述光束整形单元为方形光束整形器，所述方形光束整形器包括若干光学镜片和镜筒，所述光学镜片采用K9玻璃，所述光学镜片镀有增透膜AR@1064nm，所述光束整形单元入口直径为ф20mm，出口为20mmx20mm。可选地，所述偏振态调制单元包括若干反射镜和若干半波片，所述反射镜用于调整光束之间的夹角，所述半波片用于调整光束的偏振态。可选地，所述反射镜为平面反射镜，所述平面反射镜采用K9玻璃制造，所述平面反射镜尺寸为ф40mmmm，所述平面反射镜反射面镀全反射膜HR@1064nm。可选地，所述分光单元包括半反半透镜，所述半反半透镜采用K9玻璃制造，所述半反半透镜尺寸为ф40mmmm，所述半反半透镜分束比为1:1。3.有益效果与现有技术相比，本申请提供的一种激光干涉光刻系统的有益效果在于：本申请提供的激光干涉光刻系统，由双束激光产生组件发出的激光经光束整形组件后，使其变成能量分布均匀的平顶光束，并将其光斑形状整形为方形，以便于加工区域的拼接，再经过干涉组件相交于一点实现干涉，干涉图作用于待加工材料表面，得到周期性微纳结构。本申请涉及的激光干涉光刻系统分光后光强相等，分光元件简洁，容易调整，系统可靠性高。附图说明图1是本申请的一种激光干涉光刻系统结构示意图；图2是本申请的双束激光产生组件结构示意图；图中：1-双束激光产生组件、2-光束整形组件、3-干涉组件、4-光束产生单元、5-偏振镜、6-Q开关、7-扩束准直单元、8-光束整形单元、9-分光单元、10-偏振态调制单元、11-45°全反射镜、12-泵浦光源、13-腔镜输出镜、14-Nd:YAG晶体、15-反射镜、16-半波片。具体实施方式在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。激光干涉光刻是一种在材料表面大面积加工亚微米尺度周期性结构的方法，通过两束或者多束相干光形成周期性或者准周期性光场，可以直接在材料表面或者内部刻蚀二维和三维周期性结构。激光干涉光刻工艺具有加工面积大，加工尺度灵活多变，成本低廉等优势，已受到研究者们的高度重视，利用激光干涉光刻加工出的纳米结构也在许多领域得到广泛应用，但其在设备复杂性以及加工可靠性等方面仍有很多不足之处。传统的Mach-Zehnder干涉光刻仪为双光束干涉光刻系统，校准过程繁琐，需要精确调整光路中每一个透镜的位置，并且一次只能进行单一周期纳米结构的加工，如果要加工其他周期的纳米图形则需要重新调整整套光路，过程复杂耗时不易实现。要获得均匀光强分布的多光束干涉条纹，就要对激光进行分束，目前实现光学分束的方法很多,常用的有分光镜法、微透镜阵列法分光法和光栅分光法等。分光镜法目前最为普及，它采用半反半透镜将一束激光一分为二，然后再利用反射镜反射使两束光相交，交点处的双光束发生干涉，实现干涉加工。也可以采用比例透镜将光束进行多种比例的分光，实现三光束以上的干涉加工。由于光学镀膜工艺的实际控制精度和分光、反射操作中的角度调整，分光镜法很难保证各光束的大小一致和均匀性，进而影响加工效果。微透镜阵列分光法，采用由许多微小的透镜组成的陈列镜头，将完整的光波分成许多小部分，每部分都聚焦在相应透镜的焦点上，从而得到光强均匀的阵列分布。但实际光束会有一定的畸变。并不是理想的平面波前。光束经过微透镜聚焦后发生了位移，不再是均匀分布。此外，制作过程中各透镜之间的加工误差也会对分束器性能造成影响。光栅分光法所用的光栅主要有泰伯光栅和达曼光栅。泰伯光栅利用近场菲涅耳衍射，理论上衍射效率接近100％，但实际上由于边缘效应及像差等影响，衍射效率在80％左右，其最大的缺点是光强分布不均匀。达曼光栅可以将入射光分束成等光强、等空间距离阵列的光束，但周期内空间坐标与相位被调制，需要添加相应补偿器件，在抗强激光损伤能力方面，达曼光栅还不理想。Q开关(英文：Q-switching)，也称巨脉冲调制器，是一种产生脉冲激光的器件技术。与同样用来产生脉冲的锁模方式相比，Q开关方式的重复率低，脉冲时间长，但单脉冲能量大。。有时，这两种技术也会同时使用。通过改变激光共振腔Q值，提高激光器输出功率和压缩激光脉冲宽度。K9玻璃是用K9料制成的玻璃制品，用于光学镀膜等领域。K9料属于光学玻璃，由于它晶莹剔透，所以衍生了很多以K9料为加工对象的工厂，他们加工出来的产品，在市面上称为水晶玻璃制品。参见图1，本申请提供一种激光干涉光刻系统，包括依次排列的双束激光产生组件1、若干光束整形组件2和若干干涉组件3；所述双束激光产生组件1包括若干光束产生单元4，所述光束产生单元4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光干涉光刻系统，其特征在于：包括依次排列的双束激光产生组件(1)、若干光束整形组件(2)和若干干涉组件(3)；所述双束激光产生组件(1)包括若干光束产生单元(4)，所述光束产生单元(4)之间设置有偏振镜(5)和Q开关(6)；所述光束整形组件(2)包括依次排列的扩束准直单元(7)和光束整形单元(8)；所述干涉组件(3)包括分光单元(9)和偏振态调制单元(10)。

【技术特征摘要】
1.一种激光干涉光刻系统，其特征在于：包括依次排列的双束激光产生组件(1)、若干光束整形组件(2)和若干干涉组件(3)；所述双束激光产生组件(1)包括若干光束产生单元(4)，所述光束产生单元(4)之间设置有偏振镜(5)和Q开关(6)；所述光束整形组件(2)包括依次排列的扩束准直单元(7)和光束整形单元(8)；所述干涉组件(3)包括分光单元(9)和偏振态调制单元(10)。2.如权利要求1所述的激光干涉光刻系统，其特征在于：所述光束产生单元(4)包括依次排列45°全反射镜(11)、泵浦光源(12)，腔镜输出镜(13)，所述泵浦光源(12)与Nd:YAG晶体(14)相互平行设置；所述45°全反射镜(11)之间设置有所述偏振镜(5)和所述Q开关(6)。3.如权利要求1所述的激光干涉光刻系统，其特征在于：所述扩束准直单元(7)的扩束倍数为2，所述扩束准直单元(7)包括若干光学镜片和镜筒。4.如权利要求3所述的激光干涉光刻系统，其特征在于：所述光学镜片采用K9玻璃，所述光学镜片镀有增透膜AR@1064nm，所述扩束准直单...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾芯铭，刘雨哲，周延民，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22