一种相变材料薄膜的图像化相位调控装置及方法制造方法及图纸

本申请提供一种相变材料薄膜的图像化相位调控装置及方法，涉及光学系统技术领域。该相变材料薄膜的图像化相位调控装置包括激光光源、图像化光场调控器和相变材料薄膜；所述激光光源设置在所述图像化光场调控器的前端，所述激光光源用于发射激光光束至所述图像化光场调控器；所述相变材料薄膜设置在所述图像化光场调控器的后端，所述图像化光场调控器调制所述激光光束，并将所述激光光束调制为预设光场分布光斑，所述预设光场分布光斑投射在所述相变材料薄膜的待加工表面。该相变材料薄膜的图像化相位调控装置可以实现保证加工精度的同时，极大地提高加工效率的技术效果。极大地提高加工效率的技术效果。极大地提高加工效率的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种相变材料薄膜的图像化相位调控装置及方法


[0001]本申请涉及光学系统
，具体而言，涉及一种相变材料薄膜的图像化相位调控装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来，相变材料受到科学家们的广泛关注，这类相变材料在不同温度下具有晶态与非晶态两种状态，在不同的相态下，其折射率、吸光系数等光学性质有明显区别。相变材料的不同相态可逆，可以实现任意的中间相态；并且相态稳定，在稳定的外界环境下，不易挥发、氧化，能够持续维持当前的相态；并且具有非常快的相态调控速度。这些优点使得相变材料在光学存储、空间光场调控、光子集成芯片等领域获得了非常高的关注。
[0003]现有技术中，目前相变材料相态调控方式主要有加热退火、激光逐点扫描两种方式，这两种方式由于其自身的缺陷，均无法满足工业化生产加工的需求，无法同时兼顾加工效率与加工精度要求的相态调控方式。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种相变材料薄膜的图像化相位调控装置及方法，可以实现保证加工精度的同时，极大地提高加工效率的技术效果。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种相变材料薄膜的图像化相位调控装置，包括激光光源、图像化光场调控器和相变材料薄膜；所述激光光源设置在所述图像化光场调控器的前端，所述激光光源用于发射激光光束至所述图像化光场调控器；所述相变材料薄膜设置在所述图像化光场调控器的后端，所述图像化光场调控器调制所述激光光束，并将所述激光光束调制为预设光场分布光斑，所述预设光场分布光斑投射在所述相变材料薄膜的待加工表面。
[0006]在上述实现过程中，该相变材料薄膜的图像化相位调控装置通过激光光源发射的激光光束调控相变材料薄膜的相态，可通过图像化光场调控器控制相变材料薄膜表面的激光光场分布，将激光光束调制为预设光场分布光斑，从而在相变材料薄膜的待加工表面实现特定图像的光场分布，在相变材料薄膜的表面一次性实现特定图像区域的相位调控，从而实现表面相位的快速调控，不需要激光逐点扫描，在保证加工精度的同时，极大地提高了加工效率。
[0007]进一步地，所述图像化光场调控器包括分束片和多个反射片；所述激光光源设置在所述分束片的前端，通过所述分束片将所述激光光束分为功率相等的两束子激光光束，所述两束子激光光束分别通过所述多个反射片并反射到所述相变材料薄膜的同一位置干涉。
[0008]在上述实现过程中，通过分束片形成两束子激光光束并使两束子激光光束形成干涉，从而通过干涉方式实现光场调控，获得能量分布周期性渐变的预设光场分布光斑。
[0009]进一步地，所述图像化光场调控器包括空间光调制器；所述激光光源发射的所述激光光束进入所述空间光调制器，所述空间光调制器施加有预设相位图，所述激光光束所述空间光调制器的表面反射后，获得所述预设光场分布光斑。
[0010]在上述实现过程中，通过空间光调制器获得光束能量分布为圆环的光斑图案，实现圆环分布的表面相位加工。
[0011]进一步地，所述图像化光场调控器还包括光开关和光功率衰减器；所述光开关和所述光功率衰减器依次设置在所述激光光源、所述空间光调制器之间，所述光开关用于调控所述激光光束的出光，所述光功率衰减器用于调控所述激光光束的激光功率。
[0012]进一步地，所述图像化光场调控器还包括物镜，所述物镜设置在所述相变材料薄膜的正上方。
[0013]在上述实现过程中，将物镜放置在物镜相变材料薄膜的正上方，使相变材料薄膜的表面与物镜工作距离平面重合，此时打开加工激光光源即可对相变材料薄膜表面进行相位调控，其相位调控区域为圆环状。
[0014]进一步地，图像化光场调控器包括超表面器。
[0015]进一步地，所述激光光源为飞秒激光光源或连续激光光源。
[0016]在上述实现过程中，连续激光光源发射连续激光，连续激光可以对相变材料薄膜的非晶态表面进行晶化；飞秒激光光源发射飞秒激光，飞秒激光可以对相变材料薄膜的晶态表面进行非晶化，即进行去晶。
[0017]第二方面，本申请实施例提供了一种相变材料薄膜的图像化相位调控方法，应用于第一方面任一项所述的相变材料薄膜的图像化相位调控装置，所述方法包括：获取相变材料薄膜，其中所述相变材料薄膜的所有相变材料的初始状态均为非晶态；对激光光束进行光场调制，改变所述激光光束在预设位置表面的光场分布，并获得预设光场分布光斑；将所述相变材料薄膜放置在所述预设位置，所述激光光束照射在所述相变材料薄膜的表面，以使所述预设光场分布光斑投射在所述相变材料薄膜的表面。
[0018]进一步地，所述将所述相变材料薄膜放置在所述预设位置，所述激光光束照射在所述相变材料薄膜的表面的步骤之后，所述方法还包括：通过精密位移平台控制所述相变材料薄膜的空间位置，以使所述激光光束照射在所述相变材料薄膜的不同位置。
[0019]在上述实现过程中，结合精密位移平台，控制相变材料薄膜的空间位置，使得激光光束照射在薄膜的不同位置，各个位置依次进行加工，从而实现大尺寸的相态调控。
[0020]进一步地，所述对激光光束进行光场调制，改变所述激光光束在预设位置表面的光场分布，并获得预设光场分布光斑的步骤之后，所述方法还包括：通过物镜汇聚所述激光光束，缩小所述预设光场分布光斑。
[0021]在上述实现过程中，通过物镜汇聚，使得特定能量分布的激光光斑尺寸缩小，并在物镜工作平面位置达到最小尺寸，从而提高加工的空间精度。
[0022]本申请公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请公开的上述技术即可得知。
[0023]为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]图1为本申请实施例提供的相变材料薄膜的图像化相位调控装置的结构框图；图2为本申请实施例提供的一种相变材料薄膜的图像化相位调控装置的结构示意图；图3为本申请实施例提供的另一种相变材料薄膜的图像化相位调控装置的结构示意图；图4为本申请实施例提供的预设相位图的示意图；图5为本申请实施例提供的一种相变材料薄膜的图像化相位调控方法的流程示意图；图6为本申请实施例提供的另一种相变材料薄膜的图像化相位调控方法的流程示意图。
[0026]图标：激光光源100；图像化光场调控器200；分束片211；反射片212；空间光调制器221；物镜222；相变材料薄膜300。
具体实施方式
[0027]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相变材料薄膜的图像化相位调控装置，其特征在于，包括激光光源、图像化光场调控器和相变材料薄膜；所述激光光源设置在所述图像化光场调控器的前端，所述激光光源用于发射激光光束至所述图像化光场调控器；所述相变材料薄膜设置在所述图像化光场调控器的后端，所述图像化光场调控器调制所述激光光束，并将所述激光光束调制为预设光场分布光斑，所述预设光场分布光斑投射在所述相变材料薄膜的待加工表面。2.根据权利要求1所述的相变材料薄膜的图像化相位调控装置，其特征在于，所述图像化光场调控器包括分束片和多个反射片；所述激光光源设置在所述分束片的前端，通过所述分束片将所述激光光束分为功率相等的两束子激光光束，所述两束子激光光束分别通过所述多个反射片并反射到所述相变材料薄膜的同一位置干涉。3.根据权利要求1所述的相变材料薄膜的图像化相位调控装置，其特征在于，所述图像化光场调控器包括空间光调制器；所述激光光源发射的所述激光光束进入所述空间光调制器，所述空间光调制器施加有预设相位图，所述激光光束所述空间光调制器的表面反射后，获得所述预设光场分布光斑。4.根据权利要求3所述的相变材料薄膜的图像化相位调控装置，其特征在于，所述图像化光场调控器还包括光开关和光功率衰减器；所述光开关和所述光功率衰减器依次设置在所述激光光源、所述空间光调制器之间，所述光开关用于调控所述激光光束的出光，所述光功率衰减器用于调控所述激光光束的激光功率。5.根据权利要求3所述的相变材料薄膜的图像化相位调控装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李朝晖，陈鸿飞，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：