CN108594347A - 一种低成本太赫兹偏振片加工方法 - Google Patents

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王向峰
陈星晨
黄峰
任志英
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    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3058—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state comprising electrically conductive elements, e.g. wire grids, conductive particles

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Abstract

本发明涉及一种低成本太赫兹偏振片的加工方法。具体实施步骤为：使用激光加工系统在石英玻璃表面加工周期性的沟槽结构；加工后的石英玻璃模板浸泡入腐蚀性溶液中，超声去除激光加工残留物，直至表面光滑；将银胶涂敷于刻蚀后的石英玻璃表面，待其凝固后刮除表面多余银胶；剩余银胶在沟槽中形成金属线栅结构，从而得到太赫兹偏振片。本发明工艺简单、成本低廉、生产效率高。

Description

一种低成本太赫兹偏振片加工方法
技术领域
本发明涉及太赫兹、激光微加工技术领域领域，特别是一种低成本太赫兹偏振片的加工方法。
背景技术
太赫兹波一般指波段位于0.1THz的毫米波和10THz的远红外线之间的电磁波。太赫兹波具有不同于微波、红外和 X 射线等电磁波的特点，太赫兹波在宽带移动通信、卫星通信、军用雷达、物体成像、环境监测、医疗诊断等方面具有显著的研究价值。很多传统光学波段的器件在太赫兹波段不再适用，因此太赫兹器件的发展对太赫兹技术的广泛应用意义重大。
目前应用于太赫兹波段的偏振片主要有三种：液晶偏振片、金属线栅型偏振片和碳纳米管偏振片。液晶偏振片主要是指向列相结构分子在外电场作用的有序排列，这种偏振片的插入损耗通常比较大，从而限制了它的广泛应用。金属线栅型偏振片主要可以通过精密的机械加工、激光直写技术、光刻等加工方式获得，这也是目前应用最为广泛的太赫兹偏振片。碳纳米管偏振片是由纳米碳管形成的线栅结构，但由于碳纳米管生长情况和转移过程中的不确定因素、高的成本、以及低消光比等原因，这种偏振片还处于研究阶段。常用的金属偏振片的制备成本高昂、工序繁琐、开发周期长，寻求一种流程简洁、成本较低、性能稳定的太赫兹偏振片制备方案对于高性能太赫兹偏振片的研究极具商业价值。
本发明公开了一种低成本太赫兹偏振片的加工方法。本方法能用于快速加工太赫兹偏振片器件。这种加工方法与已有的方法相比，具有工艺简单、工序简易、开发周期短、成本低廉等优点。
发明内容
本发明提供了一种低成本太赫兹偏振片的加工方法，其生产工艺简单、成本较低。
本发明采用以下方案实现：使用激光加工系统在石英玻璃表面加工周期性的沟槽结构；加工后的石英玻璃模板浸泡入腐蚀性溶液中，超声去除激光加工残留物，直至表面光滑；将银胶涂敷于刻蚀后的石英玻璃表面，待其凝固后刮除表面多余银胶；剩余银胶在沟槽中形成金属线栅结构，从而得到太赫兹偏振片。
进一步地，所采用的基底材料为石英玻璃或其他硬质基底，可透太赫兹波。
进一步地，所述腐蚀溶液为可腐蚀石英玻璃的溶液，优选KOH溶液。
较佳的，本发明还提出了一种低成本太赫兹偏振片的加工方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：使用激光加工系统在所述石英玻璃的表面加工出周期性沟槽结构。
步骤S2：将激光加工刻蚀后的石英玻璃浸入KOH溶液中，浓度为35.8%，超声去除激光加工残留物，得到表面光滑的石英玻璃光栅模板；
步骤S3：在石英玻璃表面涂覆导电银胶，型号为HUMISEAL948-06G，等待二十秒后，导电银胶干燥凝固；
步骤S4：刮除表面银胶，沟槽结构中的银胶得以保留，剩余银胶在沟槽中形成金属线栅结构，从而得到线栅型太赫兹偏振片。
本发明通过激光加工结合湿化学腐蚀法制作高精度的石英玻璃沟槽结构。其石英基底极低的热膨胀系数使得其在恶劣的条件下也能够中保持尺寸的高精度，在加工腐蚀后的石英表面涂覆银胶待凝固后刮除，剩余银胶在沟槽中形成线栅型偏振片结构。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明公开的加工方法具备更高效的加工效率。现有高精度机械加工以及光刻技术，工艺复杂并且所需设备昂贵。相比于此类技术，本发明利用激光加工技术直接加工石英模板，简化了加工工艺，金属线栅的制备过程得到了很大的简化，极大的提高了加工效率，降低了成本。
2、本发明公开的太赫兹偏振片在比较恶劣的环境（震动，高温，低温，潮湿等），相比于市场上的商业化太赫兹偏振片具有极大优势。
附图说明
图1为本发明实施例中太赫兹偏振片加工流程示意图。
图2为本实施例中石英玻璃上形成的沟槽结构照片。
图3 为本实施例中剩余银胶在沟槽中形成的线栅结构照片。
图4为本实施例中的太赫兹偏振片的频谱测量结果及透射率谱线。
图5为本实施例中的太赫兹偏振片在不同旋转角度下的透射率谱线。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。
实施例1
如图1所示，偏振片的加工步骤为：使用激光加工系统在石英玻璃表面加工周期性的光栅结构；加工后的石英玻璃模板浸泡入腐蚀性溶液中提高表面质量，直至表面光滑；将银胶涂敷于激光加工并腐蚀后的石英玻璃表面，待其凝固后刮除表面多余银胶，剩余银胶在沟槽中形成金属线栅结构，从而得到太赫兹偏振片成品。
在本实施例中，所采用的基底材料为石英玻璃或其他硬质基底，可透太赫兹波。
在本实施例中，所述腐蚀溶液为KOH等可腐蚀石英玻璃的溶液。
较佳的，本发明还提出了一种低成本太赫兹偏振片的加工方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：使用激光加工系统在所述石英玻璃的表面加工出周期性沟槽结构。
步骤S2：将激光加工刻蚀后的石英玻璃浸入KOH溶液中，浓度为35.8wt.%，超声去除激光加工残留物，得到表面光滑的石英玻璃光栅模板；
步骤S3：在石英玻璃表面涂覆导电银胶，型号为HUMISEAL948-06G，等待二十秒后，导电银胶干燥凝固；
步骤S4：刮除表面银胶，沟槽结构中的银胶得以保留，剩余银胶在沟槽中形成金属线栅结构，从而得到线栅型太赫兹偏振片。
本发明通过激光加工结合湿化学腐蚀法制作高精度的石英玻璃沟槽结构。其石英基底极低的热膨胀系数使得其在恶劣的条件下也能够中保持尺寸的高精度，在加工腐蚀后的石英表面涂覆银胶待凝固后刮除，剩余银胶在沟槽中形成线栅型偏振片结构。
图2为本实施例中石英玻璃上形成的沟槽结构照片，可以看出，激光加工及腐蚀后石英玻璃表面产生周期性的沟槽结构。图3为本实施例中剩余银胶在沟槽中形成的线栅结构照片。图4为本实施例中的太赫兹偏振片在不同旋转角度下的频谱测量结果，图5为本实施例中的太赫兹偏振片在不同旋转角度下的透射率谱线，可以看出，偏振片起到了良好的偏振效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种低成本太赫兹偏振片的加工方法，其特征在于：使用激光加工系统在石英玻璃表面加工周期性的沟槽结构；加工后的石英玻璃模板浸泡入腐蚀性溶液中，超声去除激光加工残留物，直至表面光滑；将银胶涂敷于刻蚀后的石英玻璃表面，待其凝固后刮除表面多余导电银胶；剩余导电银胶在沟槽中形成金属线栅结构，从而得到太赫兹偏振片。
2.根据权利要求1所述的一种低成本太赫兹偏振片的加工方法，其特征在于：所采用的基底材料为石英玻璃或其他硬质基底。
3.根据权利要求1所述的一种低成本太赫兹偏振片的加工方法，其特征在于：所述腐蚀溶液为可腐蚀石英玻璃的溶液。
4.根据权利要求3所述的一种低成本太赫兹偏振片的加工方法，其特征在于：所述可腐蚀石英玻璃的溶液为35.8wt.%KOH溶液。
5.根据权利要求1所述的低成本太赫兹偏振片的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：使用激光加工系统在所述石英玻璃的表面加工出周期性沟槽结构。
步骤S2：将激光加工刻蚀后的石英玻璃浸入腐蚀性溶液中，超声去除激光加工残留物，得到表面光滑的石英玻璃光栅模板；
步骤S3：在石英玻璃表面涂覆导电银胶，型号为HUMISEAL948-06G，等待二十秒后，导电银胶干燥凝固；
步骤S4：刮除表面导电银胶，沟槽结构中的导电银胶得以保留，剩余导电银胶在沟槽中形成金属线栅结构，从而得到线栅型太赫兹偏振片。
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