【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学器件制备，具体而言，涉及一种光栅掩模制备系统及方法。
技术介绍
1、当前光纤激光器正朝着功率提升、小型化、高光束质量、多波段方向快速发展。但由于受到非线性效应，热损伤效应等因素的限制，单纤激光很难实现高光束质量高功率输出，需要通过激光合束来实现激光系统输出功率的提升。光谱合成技术是一种有效的激光合束方法，利用色散元件可以将不同波长的光束在空间进行叠加，这种方法结构简单，系统稳定且易于控制。光栅器件是光谱合成系统中的关键器件，利用光栅器件对不同波长入射光的入射角调制，在一定条件下可以达到多路不同波长入射激光的共孔径合成，实现光谱合成的目的。对于待合束单根激光，其偏振态一般具备te和tm两种偏振模式，但是目前应用于合束的色散器件一般都只能保证一种偏振态的耦合效率，因此需要针对具备偏振无关特性的合束光栅开展相关研究。
2、偏振无关合束光栅需要实现对te和tm两种偏振模式都有高的衍射效率，因而光栅结构的占空比是特殊设计的，而且整个光栅面积内的占空比均匀性要求非常高，这两点对于传统的全息掩模制备方法是有难度的。因而需要发展新的光栅掩模制备方式，基于电子束刻蚀的光栅掩模具有制备精度高的优点，但速度极慢，而且目前能实现的口径是有限的，很难向大尺寸光栅掩模制备扩展。因此必须发展新的一种光栅掩模制备方法，能高效地实现大口径光栅掩模制备。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种光栅掩模制备系统及方法，能够高效地实现大口径光栅掩模制备。
2、第一方面，
3、激光产生模组，用于提供飞秒激光光束；
4、n个掩模制备模组，n为大于或等于2的整数，所述n个掩模制备模组沿待制备光栅的宽度扩展方向等间隔排布，相邻两个掩模制备模组出射的制备光束之间的间距为待制备光栅周期的整数倍，以将所述掩模制备区域等分为n个子区域，每个掩模制备模组分别用于将入射的飞秒激光光束调整为制备光束，并作用到所述目标基底上的相应子区域，被所涂覆的光刻胶双光子吸收，使得光刻胶聚合并固化；
5、样品台，用于装夹所述目标基底，并带动所述目标基底沿预设轨迹移动，使得所述每个掩模制备模组的所述制备光束同时对各自对应的子区域进行掩模制备扫描，以在所述目标基底上形成光栅掩模图案，其中，沿所述待制备光栅宽度扩展方向的扫描步长等于所述待制备光栅周期。进一步地，所述系统还包括与所述n个掩模制备模组一一对应设置的n个位移平台，所述每个掩模制备模组分别安装在对应的位移平台上，每个位移平台用于调整相应掩模制备模组的位置，使得相邻两个掩模制备模组出射的制备光束之间的间距为待制备光栅周期的整数倍。
6、进一步地，所述每个掩模制备模组均包括调焦平移台以及安装在调焦平移台上的显微物镜，
7、所述显微物镜用于对入射的飞秒激光光束进行聚焦处理，得到所述制备光束；
8、所述调焦平移台用于带动所述显微物镜沿光轴方向移动，以调节所述制备光束的焦斑与所述掩模制备区域上表面之间的相对位置。
9、进一步地，还包括控制装置，所述样品台以及所述调焦平移台的控制端均与所述控制装置连接，
10、所述控制装置用于基于目标光栅掩模高度以及目标光栅掩模线宽，发送调焦控制指令给所述调焦平移台，以控制所述调焦平移台带动所述显微物镜沿光轴方向移动，使得从显微物镜输出的制备光束聚焦到掩模制备区域的光刻胶层；
11、所述控制装置还用于发送扫描控制指令给所述样品台，以控制所述样品台带动所述目标基底沿所述预设轨迹移动。
12、进一步地，所述激光产生模组以及所述每个掩模制备模组的光路中均设置有衰减器，所述衰减器与所述控制装置连接，
13、所述控制装置还用于基于所述目标光栅掩模线宽，发送衰减控制指令给所述衰减器，以配置所述衰减器的衰减比例；
14、所述衰减器用于按照所述衰减比例对入射的飞秒激光光束进行功率调节，以控制每个掩模制备模组输出的制备光束的功率。
15、进一步地，所述每个掩模制备模组还包括：图像采集模块，所述图像采集模块用于在所述制备光束对相应子区域进行扫描的过程中，采集每个扫描位置的光刻胶固化图像。
16、进一步地，所述每个掩模制备模组还包括光调节模块，所述光调节模块设置在所述显微物镜与所述图像采集模块之间，用于从入射的飞秒激光光束中分取预设比例的光束传输到所述显微物镜聚焦形成所述制备光束，以及将所述目标基底反射的观察光透射到所述图像采集模块进行成像。
17、进一步地，每个掩模制备模组的制备光束的功率相同。
18、第二方面，本专利技术实施例提供了一种光栅掩模制备方法，包括：
19、将目标基底装夹在样品台上，且露出所述目标基底上涂覆有光刻胶的掩模制备区域；
20、调整n个掩模制备模组的位置，使得所述n个掩模制备模组沿待制备光栅的宽度扩展方向等间隔排布，相邻两个掩模制备模组出射的制备光束之间的间距为待制备光栅周期的整数倍，以将所述掩模制备区域等分为n个子区域，n为大于或等于2的整数；
21、开启激光产生模组，为所述n个掩模制备模组提供飞秒激光光束，使得每个掩模制备模组将入射的飞秒激光光束调整为制备光束后作用到相应子区域的目标位置，被所述目标位置处涂覆的光刻胶双光子吸收，使得光刻胶聚合并固化；
22、通过样品台带动所述目标基底沿预设轨迹移动，使得每个掩模制备模组的所述制备光束同时对各自对应的子区域进行掩模制备扫描，以在所述目标基底上形成光栅掩模图案，其中，沿所述待制备光栅宽度扩展方向的扫描步长等于所述待制备光栅周期。
23、进一步地，所述每个掩模制备模组均包括调焦平移台以及安装在调焦平移台上的显微物镜，所述激光产生模组以及所述每个掩模制备模组的光路中均设置有衰减器，在开启激光产生模组之前，所述方法还包括：
24、控制装置基于目标光栅掩模高度以及目标光栅掩模线宽，发送调焦控制指令给所述调焦平移台，以控制所述调焦平移台带动所述显微物镜沿光轴方向移动，使得从所述显微物镜输出的制备光束聚焦到所述掩模制备区域的光刻胶层；
25、控制装置基于目标光栅掩模线宽，发送衰减控制指令给所述衰减器，以配置所述衰减器的衰减比例，使得所述衰减器按照所述衰减比例对入射的飞秒激光光束进行功率调节。
26、本专利技术实施例提供的光栅掩模制备系统及方法，采用飞秒激光双光子聚合技术，通过设置n个掩模制备模组，并使得n个掩模制备模组沿待制备光栅的宽度扩展方向等间隔排布，且相邻两个掩模制备模组出射的制备光束之间的间距为待制备光栅周期的整数倍，以将掩模制备区域等分为n个子区域，从而实现并行对每个子区域进行光栅掩模制备。具体制备时，各掩模制备模组将入射的飞秒激光光束分别调整为制备光束作用到相应子区域，被涂覆的光刻胶双光子吸收，进而光刻胶聚合、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光栅掩模制备系统，其特征在于，用于在目标基底上制备光栅掩模，所述目标基底包括预先涂覆有光刻胶的掩模制备区域，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的光栅掩模制备系统，其特征在于，所述系统还包括与所述N个掩模制备模组一一对应设置的N个位移平台，所述每个掩模制备模组分别安装在对应的位移平台上，每个位移平台用于调整相应掩模制备模组的位置，使得相邻两个掩模制备模组出射的制备光束之间的间距为待制备光栅周期的整数倍。
3.根据权利要求1所述的光栅掩模制备系统，其特征在于，所述每个掩模制备模组均包括调焦平移台以及安装在调焦平移台上的显微物镜，
4.根据权利要求3所述的光栅掩模制备系统，其特征在于，还包括控制装置，所述样品台以及所述调焦平移台的控制端均与所述控制装置连接，
5.根据权利要求4所述的光栅掩模制备系统，其特征在于，
6.根据权利要求3所述的光栅掩模制备系统，其特征在于，所述每个掩模制备模组还包括：图像采集模块，所述图像采集模块用于在所述制备光束对相应子区域进行扫描的过程中，采集每个扫描位置的光刻胶固化图像。
<...【技术特征摘要】
1.一种光栅掩模制备系统，其特征在于，用于在目标基底上制备光栅掩模，所述目标基底包括预先涂覆有光刻胶的掩模制备区域，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的光栅掩模制备系统，其特征在于，所述系统还包括与所述n个掩模制备模组一一对应设置的n个位移平台，所述每个掩模制备模组分别安装在对应的位移平台上，每个位移平台用于调整相应掩模制备模组的位置，使得相邻两个掩模制备模组出射的制备光束之间的间距为待制备光栅周期的整数倍。
3.根据权利要求1所述的光栅掩模制备系统，其特征在于，所述每个掩模制备模组均包括调焦平移台以及安装在调焦平移台上的显微物镜，
4.根据权利要求3所述的光栅掩模制备系统，其特征在于，还包括控制装置，所述样品台以及所述调焦平移台的控制端均与所述控制装置连接，
5.根据权利要求4所述的光栅掩模制备系统，其特征在于，
6.根据权利要求3所述的光栅掩模制备系统，其特征在于，所述每...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨李茗，邓青华，叶鑫，张帅，石兆华，沈本剑，卢忠文，李青芝，唐烽，周晓燕，黎维华，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：
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