一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构及其制作方法，该结构包括玻璃材料基板及其表面的随机微透镜阵列结构，且这些微透镜的尺寸和位置均随机分布。该光束均匀化结构利用尺寸和位置均随机分布的微透镜将照射到其表面的入射光束分割为无数孔径大小随机、焦距长短随机的子光束，这些子光束被随机微透镜折射后在基板后方不同位置处发生叠加，每个子光束的微小不均匀性将在叠加过程中被平滑，从而使出射光束更加均匀。该随机微透镜阵列结构的制备方法利用了随机多边形金属掩蔽层导致的随机腐蚀起始位置、玻璃内物质浓度随机分布导致的随机腐蚀速率、二氧化硅腐蚀的各向同性，实现了位置和尺寸均随机分布的微透镜制作。

A random microlens array structure for beam homogenization and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构及其制作方法
本专利技术涉及光束均匀化领域和微纳米加工领域，具体涉及一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构及其制作方法。
技术介绍
近年来，由于光学系统对于光束质量要求的不断提升，用于激光光束整形、光源照明、环境模拟等领域的光束均匀化器件取得了长足的发展。在激光加工、医疗等激光应用领域，由于激光光束的强度为高斯分布，中心能量高，边缘能量低，在实际应用中存在作用区域不均匀的问题，往往需要将其变换为平顶分布来实现光束均匀化的目的；在LED照明、汞灯照明和太阳模拟器系统中，为了获得均匀的照明条件，需要将光源发出的光束均匀化后再导入光学系统中使用。目前，光束均匀化技术主要有非球面透镜组、微透镜阵列系统、衍射型光束均匀化器件和随机微透镜阵列等。非球面透镜组利用非球面透镜的相位调制作用，第一个非球面负责整形，第二个非球面负责准直，能量转换率高，但不具有光束适应性，仅对单模高斯光束整形效果较好；微透镜阵列系统由一或两片微透镜阵列与聚焦透镜组成，但微透镜阵列的周期性，聚焦光斑的均匀性较差；衍射型光束均匀化器件是针对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构，其特征在于：包括一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构，该结构包括玻璃材料基板及其表面的随机微透镜阵列结构，且这些微透镜的尺寸和位置均随机分布，该光束均匀化结构利用尺寸和位置均随机分布的微透镜将照射到其表面的入射光束分割为无数孔径大小随机、焦距长短随机的子光束，这些子光束被随机微透镜折射后在基板后方不同位置处发生叠加，每个子光束的微小不均匀性将在叠加过程中被平滑，从而使出射光束更加均匀。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构，其特征在于：包括一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构，该结构包括玻璃材料基板及其表面的随机微透镜阵列结构，且这些微透镜的尺寸和位置均随机分布，该光束均匀化结构利用尺寸和位置均随机分布的微透镜将照射到其表面的入射光束分割为无数孔径大小随机、焦距长短随机的子光束，这些子光束被随机微透镜折射后在基板后方不同位置处发生叠加，每个子光束的微小不均匀性将在叠加过程中被平滑，从而使出射光束更加均匀。


2.一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构的制作方法，其特征在于：该随机微透镜阵列结构的制作方法，包括以下步骤：
步骤(1)、以玻璃材料(1)作为基底；
步骤(2)、利用薄膜沉积技术，在玻璃材料(1)表面沉积一层金属薄膜(2)；
步骤(3)、在金属薄膜(2)上均匀涂覆一层光刻胶(3)；
步骤(4)、利用光学曝光技术，将掩模板(4)上的随机多边形结构制作在光刻胶(3)上；
步骤(5)、经显影，获得光刻胶结构掩蔽层(5)；
步骤(6)、将整个基片浸入金属薄膜材料腐蚀液(6)中；
步骤(7)、利用湿法腐蚀技术，将随机多边形结构从光刻胶结构掩蔽层(5)传递到金属膜层(2)上；
步骤(8)、清洗掉表面残余光刻胶，获得具有随机多边形结构的金属掩蔽层(7)；
步骤(9)、将整个基片浸入玻璃材料腐蚀液(8)中；
步骤(10)、利用湿法腐蚀技术，以表面具有随机多边形结构的金属掩蔽层(7)作为遮蔽物，腐蚀玻璃基底；
步骤(11)、待玻璃基底表面金属掩蔽层全部被剥蚀掉，腐蚀结束；
步骤(12)、获得表面具有尺寸和位置均随机分布的随机微透镜阵列(9)，该随机微透镜阵列(9)可用于光束均匀化。


3.根据权利要求2所述的一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构的制作方法，其特征在于：步骤(1)中的玻璃材料需含有除二氧化硅以外的其他成分，包括但不限于硅酸盐、碳酸盐、硼酸盐等，且其他成分在玻璃材料内随机分布。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，巩畅畅，范斌，边疆，雷柏平，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51