CN111624689A - 一种光阑及其制备方法 - Google Patents

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张新彬
冯新凯
李广伟
古克义
黄玉宝
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Abstract

本发明公开了一种光阑及其制备方法，方法包括：制备光阑矢量图对应的掩膜板；在光阑基底的表面设置反射膜层；在反射膜层上涂覆光刻胶，将掩膜板与光阑基底对准，依次进行曝光和显影，得到具有光阑矢量图图案的掩膜层；利用刻蚀方法刻蚀具有掩膜层的光阑基底，得到光阑图案。本发明采用光刻工艺制备光阑，具有工艺简单、成本低、精度高、方便、快捷、可批量生产等优点。

Description

一种光阑及其制备方法
技术领域
本申请涉及一种光阑及其制备方法，属于光学元件技术领域。
背景技术
软边光阑常用于激光器多级放大系统中的级间口径匹配，常在边缘区域增加渐变透过区域，从而减小衍射调制强度，提高填充因子。目前制备软边光阑的方法包括了乳胶感光法、镀变透射率膜层法、激光直写法、玻璃磨砂法等。乳胶感光法损伤阈值低，镀变透射率膜层法成本过高且复杂，激光直写法图案结构难以保证，玻璃磨砂法同样存在制作工艺繁琐等问题。基于上述原因，本专利将光刻、离子刻蚀与软边光阑矢量设计相结合，制备软边光阑，该制作方法具有方便、快捷、可批量生产、成本低、可靠性好等优点，可制备高抗光损伤阈值的软边光阑。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种光阑及其制备方法，以解决现有光阑制备方法存在的工艺复杂、成本高及可靠性差的技术问题。
本发明的光阑的制备方法，包括：
制备光阑矢量图对应的掩膜板；
在光阑基底的表面设置反射膜层；
在所述反射膜层上涂覆光刻胶，将所述掩膜板与所述光阑基底对准，依次进行曝光和显影，得到具有光阑矢量图图案的掩膜层；
利用刻蚀方法刻蚀具有掩膜层的所述光阑基底，得到光阑图案。
优选地，利用刻蚀方法刻蚀具有掩膜层的所述光阑基底，得到光阑图案之后，还包括：
在所述光阑基底远离所述反射膜层的表面设置增透膜。
优选地，所述光阑矢量图的形状为渐变锯齿状、渐变透射点状、渐变牛顿环状中的一种。
优选地，所述反射膜层为高损伤阈值反射膜层。
优选地，所述光阑基底的材料为石英、高损伤阈值晶体窗口材料或者金属薄板中的一种。
优选地，所述掩膜层的厚度大于或等于所述反射膜层的厚度。
优选地，在所述利用刻蚀方法刻蚀具有掩膜层的所述光阑基底，得到光阑图案之后，还包括：
清洗已刻蚀完成的所述光阑基底上的残余掩膜层。
优选地，所述利用刻蚀方法刻蚀具有掩膜层的所述光阑基底，具体为：
利用离子刻蚀方法刻蚀具有掩膜层的所述光阑基底。
优选地，所述在光阑基底的表面设置反射膜层之前还包括：
清洗所述光阑基底。
本发明还公开了一种光阑，其是由上述光阑的制备方法制备得到。
本发明的光阑及其制备方法相较于现有技术，具有如下有益效果：
本发明采用光刻工艺制备光阑，具有工艺简单、成本低、精度高、方便、快捷、可批量生产等优点。
本发明在光阑基底上设置了增透膜，从而进一步增加光的透过率，保证光阑的效果。
本发明还限定了光阑矢量图的形状为渐变锯齿状、渐变透射点状、渐变牛顿环状，利用上述形状的光阑矢量图制备的光阑为软边光阑，可将其用于激光器多级放大系统中的级间口径匹配中。
由于光阑的使用环境可以为大功率的激光器，因此，为提升光阑的激光损伤阈值，本发明限定反射膜层为高损伤阈值反射膜层；本发明还限定光阑基底的材料为石英、高损伤阈值晶体窗口材料或者金属薄板中一种。
为保证刻蚀的精准性，本发明限定掩膜层的厚度大于或等于待刻蚀膜层的厚度。
本发明使用离子刻蚀方法刻蚀具有掩膜层的光阑基底，其刻蚀速率稳定，刻蚀精度高，从而保证了制备所得的光阑的可靠性。
为保证光阑基底与反射膜层或者增透膜之间的粘附力，本发明限定，在使用光阑基底之前，先将光阑基底上的杂质清洗去除。
利用上述光阑制备方法制备的光阑，具有抗光损伤阈值高、可靠性高等优点，可用于高功率激光器多级放大系统中的级间口径匹配。
附图说明
图1为本发明实施例中光阑的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例中渐变透射点状的光阑矢量图；
图3为本发明实施例中渐变锯齿状的光阑矢量图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。
图1为本发明的光阑的制备方法的流程图。
本发明的光阑的制备方法，包括：
步骤1、制备光阑矢量图对应的掩膜板；其中的光阑矢量图可以为软边光阑矢量图，也可以为硬边光阑矢量图。本发明实施例中的软边光阑矢量图的形状优选为：渐变锯齿状、渐变透射点状、渐变牛顿环状中的一种。当然也可以为渐变正弦状、渐变方齿状等。
步骤2、在在光阑基底的表面设置反射膜层；其中，反射膜层优选为高损伤阈值反射膜层也可为高功率介质膜层，膜层参数依据使用波长设计。使用高损伤阈值反射膜层可有效提高制备所得的光阑的激光损伤阈值。本发明实施例中。本发明的实施例还限定光阑基底的材料为石英、高损伤阈值晶体窗口材料或者金属薄板中的一种，以此进一步提升光阑的激光损伤阈值。
步骤3、在反射膜层上涂覆光刻胶，将掩膜板与光阑基底对准，依次进行曝光和显影，得到具有光阑矢量图图案的掩膜层。
为保证后续刻蚀的精准性，本发明限定掩膜层的厚度大于或等于反射膜层的厚度，优选地，光刻所使用的胶层厚度≥3μm。
步骤4、利用刻蚀方法刻蚀具有掩膜层的所述光阑基底，得到光阑图案。本实施例使用的刻蚀方法优选为离子刻蚀方法，其刻蚀速率稳定，刻蚀精度高，从而保证了制备所得的光阑的可靠性。当然也可以为现有技术中的其他干法刻蚀或者湿法刻蚀方法。刻蚀完成后，清洗已刻蚀完成的所述光阑基底上的残余掩膜层。
本发明的光阑的制备方法还包括：
步骤5、在所述光阑基底远离所述反射膜层的表面设置增透膜。增透膜的膜层参数依据使用波长设计。
为保证光阑基底与反射膜层或者增透膜之间的粘附力，本发明限定，在使用光阑基底之前，先将光阑基底上的杂质清洗去除。
下面将以更为具体的实施例说明本发明的光阑的制备方法。
实施例1
本实例是针对高功率1064nm激光器的多级放大系统中的级间口径匹配。其匹配时使用的软边光阑的制备过程如下：
制备光阑矢量图对应的掩膜板，其中的光阑矢量图见图2，其为软边光阑对应的矢量图，为一渐变透射点状；采用石英材料作为光阑基底，在其一个侧面上设计并蒸镀一层针对1064nm的高损伤阈值反射膜层；用光刻胶在该高损伤阈值反射膜层上进行掩膜层的制作，光刻胶厚度约为4.5μm，光刻胶覆盖在需要保护的图案区域；将掩膜板与涂覆光刻胶的光阑基底对准，依次进行曝光和显影，得到具有掩膜层的光阑基底。将具有掩膜层的光阑基底放进离子刻蚀设备，调节参数进行刻蚀，直至未被掩膜的反射膜区域被完全刻蚀；将剩余的光刻胶洗净，在光阑基底的另一侧面蒸镀上一层1064nm对应的增透膜；洗净，完成软边光阑的制作；所制备的软边光阑抗光损伤阈值高，同时该方法具有方便、快捷、可批量生产、成本低、可靠性好等优点。
实施例2
本实例是针对高功率532nm激光器的多级放大系统中的级间口径匹配。其匹配时使用的软边光阑的制备过程与实施例1的区别之处在于，所采用的矢量图为渐变锯齿状，见图3，所镀上的高损伤阈值反射膜层和增透膜均针对532nm激光波长。
本发明采用光刻工艺制备光阑，具有工艺简单、成本低、精度高、方便、快捷、可批量生产等优点。
本发明的实施例还公开了一种使用上述制备方法制备得到的光阑。
利用上述光阑制备方法制备的光阑，具有抗光损伤阈值高、可靠性高等优点，可用于高功率激光器多级放大系统中的级间口径匹配。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种光阑的制备方法，其特征在于，包括：
制备光阑矢量图对应的掩膜板；
在光阑基底的表面设置反射膜层；
在所述反射膜层上涂覆光刻胶，将所述掩膜板与所述光阑基底对准，依次进行曝光和显影，得到具有光阑矢量图图案的掩膜层；
利用刻蚀方法刻蚀具有掩膜层的所述光阑基底，得到光阑图案。
2.根据权利要求1所述的光阑的制备方法，其特征在于，利用刻蚀方法刻蚀具有掩膜层的所述光阑基底，得到光阑图案之后，还包括：
在所述光阑基底远离所述反射膜层的表面设置增透膜。
3.根据权利要求2所述的光阑的制备方法，其特征在于，所述光阑矢量图的形状为渐变锯齿状、渐变透射点状、渐变牛顿环状中的一种。
4.根据权利要求1所述的光阑的制备方法，其特征在于，所述反射膜层为高损伤阈值反射膜层。
5.根据权利要求1所述的光阑的制备方法，其特征在于，所述光阑基底的材料为石英、高损伤阈值晶体窗口材料或者金属薄板中的一种。
6.根据权利要求1所述的光阑的制备方法，其特征在于，所述掩膜层的厚度大于或等于所述反射膜层的厚度。
7.根据权利要求1所述的光阑的制备方法，其特征在于，在所述利用刻蚀方法刻蚀具有掩膜层的所述光阑基底，得到光阑图案之后，还包括：
清洗已刻蚀完成的所述光阑基底上的残余掩膜层。
8.根据权利要求1～7任一项所述的光阑的制备方法，其特征在于，所述利用刻蚀方法刻蚀具有掩膜层的所述光阑基底，具体为：
利用离子刻蚀方法刻蚀具有掩膜层的所述光阑基底。
9.根据权利要求1所述的光阑的制备方法，其特征在于，所述在光阑基底的表面设置反射膜层之前还包括：
清洗所述光阑基底。
10.一种光阑，其特征在于，由权利要求1～9任一项所述的光阑的制备方法制备得到。
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