【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光干涉光刻的，具体为一种图案化结构色加工装置与加工方法。
技术介绍
1、近年来，由于激光干涉光刻技术通过双光束或多光束汇聚在材料表面，即可直接在样品表面制备具有超疏水性能的微纳结构或者作为模板将微纳结构转移到其他表面上，因此成为复合功能表面微纳结构制备领域的研究热点。因激光干涉光刻技术克服了传统微纳加工方法需要掩膜板、加工速度缓慢且制作成本高等缺点，所以近年来激光干涉光刻技术受到的关注也越来越多。激光干涉光刻可以得到分辨率高、分布规则的周期性微纳图案，在微纳结构设计、微纳制造等领域都有广泛的应用。
2、根据当前制备技术的发展现状，材料表面周期性结构的制备与应用研究多集中在微米量级，而对于亚微米级的周期性结构，尚缺乏一种可控、灵活、高效、大面积、低成本的制备手段，相关的应用研究也尚未获得充分的发展。因此，亟需开发一种有效的制备技术和装备，来推动亚微米级周期性结构的制备与应用研究。激光干涉作为一种稳定可控的光学现象,常被应用于周期性微纳结构的制备。由两束或多束相干激光以一定角度相关叠加，可以在材料表面产生稳定的周期性干涉图案，且干涉结构的周期可以达到微米或亚微米量级。使用这种干涉图案可以在材料表面上进行各种形状的周期性微纳结构的制备。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种图案化结构色加工装置与加工方法，解决了上述
技术介绍
中所提出的激光干涉光刻加工效率低面积小成本高的问题。
3、(二)技术
4、本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
5、一种图案化结构色加工装置，包括激光光源、反射镜一、分光镜、反射镜二、偏振片、波片、棱镜、透镜、二维移动平台；
6、激光光源为纳秒脉冲激光器、皮秒脉冲激光器或飞秒脉冲激光器所述激光光源放置在光学气浮平台上；
7、反射镜一用于改变入射激的出射方向，与中心法线夹角为30度，所述反射镜一放置在光学气浮平台上，所述激光光源射出激光通过所述反射镜一反射改变出射方向；
8、分光镜用于将一束激光分成两束激光，所述分光镜放置在光学气浮平台上，将所述反射镜一射出激光通过所述分光镜折射反射分成两束激光；
9、反射镜二用于改变入射激的出射方向，与中心法线夹角为12.15度，所述反射镜二放置在光学气浮平台上，所述反射镜二将所述分光镜分出的两束激光反射为与中心法线夹角为37.5度的两束激光；
10、偏振片是一种光滤波器，所述偏振片放置在光学气浮平台上，用于滤波控制光束的偏振方向；
11、波片为衰减器、分束器、滤光片或半波片，所述波片放置在光学气浮平台上，用于控制光束的能量大小；
12、三棱镜用于将两束相交的激光通过折射变成两束平行光，边长为50mm的等腰直角棱镜中心厚度为50mm，所述三棱镜放置在光学气浮平台上，通过改变所述三棱镜位置可以改变两束平行光的间距从而达到变周期的目的；
13、凸透镜用于将两束平行光聚焦在二维移动平台上，直径为30mm焦距f为300mm，所述凸透镜放置在光学气浮平台上；
14、二维移动平台为十字电动平台，所述二维移动平台放置在地面上，所述二维移动平台距所述凸透镜为300mm，用于移动图案化结构色样品。
15、进一步地，所述激光光源是波长为1064nm的德国大功率纳秒脉冲激光器。
16、进一步地，所述三棱镜为等腰直角三棱镜材质为光学玻璃，折射率为1.516。
17、一种图案化结构色加工装置的加工方法，具体包括如下步骤：
18、s1、将图案划分为不同的加工区域，对每个加工区域以像素点离散化数据处理，建立对应于不同加工区域的像素点数据库；
19、s2、将加工样品放置在二维移动平台上，通过移动加工样品、改变双光束干涉角度对每个加工区域进行不同周期的干涉光刻加工，在加工样品表面加工出依赖于上光束干涉周期的微纳结构图案，实现图案化结构色加工效果；其中在对每个加工区域进行加工的过程中，上位机通过动态读取加工样品的移动位置信息，调取像素点数据库中对应像素点，并根据建立的映射关系对可移动三棱镜的位置进行调控。
20、进一步地，所述s1具体分为以下步骤：
21、s11、通过上位机软件将图像灰度化处理，做高斯模糊，目的是处理使分割更加清楚进行边缘检测，边缘检测之后使用查找轮廓算法，一个轮廓列表包含所有检测到的轮廓，每个轮廓由一系列像素点组成，根据不同的轮廓信息将图案划分为不同的加工区域；
22、s12、以预设步长在找到的轮廓内进行矩形的填充，目前设置的大小宽为3像素高为6像素，基于不同加工区域的矩形填充建立对应的数据库，在每个数据库中分别存储有矩形填充与加工位置的对应关系，以及像素点灰度与三棱镜位置的对应关系。
23、(三)有益效果
24、与现有技术相比，本专利技术提供了一种图案化结构色加工装置与加工方法，具备以下有益效果：
25、本专利技术采用分光镜反射镜和位移台载棱镜相结合的设计，干涉角度可精确控制，从而实现干涉图案灵活可变、干涉周期精确控制，通过改变三棱镜位置，从而平行光束之间距离，通过透镜精准控制干涉角，从而达到精确控制干涉周期的目的。
26、本专利技术可以在不改变三棱镜、透镜和样品台的相对距离下实现高精度高效率变周期激光干涉光刻图案化结构色。
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1.一种图案化结构色加工装置，包括激光光源(1)、反射镜一(2)、分光镜(3)、反射镜二(4)、偏振片(5)、波片(6)、棱镜(7)、透镜(8)、二维移动平台(9)；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种图案化结构色加工装置，其特征在于：所述激光光源(1)是波长为1064nm的大功率纳秒脉冲激光器。
3.根据权利要求1所述的一种图案化结构色加工装置，其特征在于：所述三棱镜(7)为等腰直角三棱镜材质为光学玻璃，折射率为1.516。
4.一种图案化结构色加工装置的加工方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种图案化结构色加工装置的加工方法，其特征在于：所述S1具体分为以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种图案化结构色加工装置，包括激光光源(1)、反射镜一(2)、分光镜(3)、反射镜二(4)、偏振片(5)、波片(6)、棱镜(7)、透镜(8)、二维移动平台(9)；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种图案化结构色加工装置，其特征在于：所述激光光源(1)是波长为1064nm的大功率纳秒脉冲激光器。
【专利技术属性】
技术研发人员：李理，王宇航，张彤，温和，范思远，梁修博，王作斌，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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