CN112192030B - 一种阵列增透减反功能的微纳结构加工方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阵列增透减反功能的微纳结构加工方法及系统。解决采用激光单点加工实现大幅面透明曲面构件的增透减反微纳结构加工方式存在效率低、精度及一致性差的问题。方法包括：确定每个微纳结构的制造焦深h；分割待加工曲面零件表面为若干子区域；确定加工每个子区域时，阵列加工光束中的加工光束个数；激光分束整形；各子区域依次加工：加工边缘区域。系统包括激光器，依次设置在激光器出射光路中的SLM空间光调制器、菲涅尔透镜组、扫描振镜及场镜。利用本发明系统及方法可大幅度提高了阵列微结构的制造效率。

Description

一种阵列增透减反功能的微纳结构加工方法及系统
技术领域
本发明涉及一种阵列增透减反功能的微纳结构加工方法及系统。
背景技术
高速飞行器整流罩、各类跟踪测量光电系统、高精密传感器件光学窗口为了确保其探测距离、动态性能及探测精度等性能，必须在其光学窗口进行增透减反处理，以提高其工作波长的透过率。传统采用的镀膜技术，存在透过光谱波段及入射角范围较窄的缺陷；并且由于服役环境恶劣、且膜层具有界面结合、膜层和衬底间的热胀系数差异、膜层和衬底的折射率匹配等原因，导致膜层高低温脱落，服役寿命有限。
在构件表面进行功能仿生结构制备成为此类光学元件增透减反的最佳选择之一，最初的功能仿生结构由夜蛾复眼表面结构引伸而来，可看作一层折射率渐变呈梯度分布的薄膜，基于严格耦合波及有效介质理论，能够实现宽视场和宽谱段的抗反射效果。随着科学技术的高速发展，超精密微纳加工技术的不断突破，仿生蛾眼微纳结构已可在多种材质表面进行制作，在许多领域具有广泛的应用前景。
但此类零件具有难加工(因材料特殊，一般为尖晶石、蓝宝石、硫化锌等)、幅面大、面型特殊(均为不可展开的非球面)、加工精度要求高(微米量级)等特性。目前，针对大幅面透明曲面构件的加工方法，由于材料属于硬脆材料，机械加工无法实现无损伤加工，而传统的光刻、压印、反应离子刻蚀由于涉及到涂胶、掩膜板、曝光等技术，均不能在曲面上进行制备。
飞秒激光由于具有柔性、非接触式冷加工的技术优势，成为在这类材料上进行功能结构制备的最优选择。但是目前国内外在利用飞秒激光加工微纳结构，实现增透减反功能方面，还局限于在片面衬底材料上制备，用于研究飞秒激光与材料的相互作用、减反微纳结构的成形成性机理。基于该类研究可采用激光单点加工方法实现大幅面透明曲面构件的增透减反微纳结构加工，但是该方式存在效率低、精度及一致性差的问题。
发明内容
为了解决采用激光单点加工实现大幅面透明曲面构件的增透减反微纳结构加工方式存在效率低、精度及一致性差的问题，本发明提供一种阵列增透减反功能微纳结构加工方法。
本发明的技术方案是：
一种阵列增透减反功能微纳结构加工方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤1、进行工艺试验，确定每个微纳结构的制造焦深h；
步骤2、将待加工曲面零件表面分割为若干子区域；
以待加工曲面零件的曲率R、制造焦深h及扫描振镜一次性可扫描最大范围D为要求，对待加工曲面零件分成若干个子区域；每个子区域的最大边长L满足：
L2＝4(R2-(R-h)2)
L≤D；
步骤3、确定加工每个子区域时，阵列加工光束中的加工光束个数；
假设每个子区域内对应的阵列微纳结构中相邻的两个微纳结构之间的间隔为d，扫描振镜一次性可扫描最大范围D，则需要将激光分束为P×P的正方形阵列或直径为P的圆形阵列，其中P＝(D/d)-1；所述P×P的正方形阵列或直径为P的圆形阵列加工光束的工作面与每一个子区域表面形状相适配；
步骤4、激光分束整形；
根据子区域的形状，采用空间光调制器将激光整形为相应的P×P的正方形阵列或直径为P的圆形阵列加工光束；
步骤5、子区域一激光加工：
激光加工头跟随机床运动轴，对子区域一进行法向方位加工；
步骤6、子区域二激光加工：
待激光加工头跟随机床运动轴运动至子区域二位置的法向位置时，激光器出光，进行子区域二加工；
步骤7、重复步骤6的过程，直至所有子区域加工完成；
步骤8、在被加工件的边缘区域，通过空间光调制器在线根据边缘区域形状，将激光整形为与其相符的阵列加工光束，对边缘区域进行加工。
进一步地，步骤1具体包括以下过程：
步骤1.1、首先在焦深为f时，在试片上打一个微纳结构；
步骤1.2、然后调整场镜以固定步长沿Z方向移动，沿XY平面移动试片至另一位置，再打一个微纳结构；
步骤1.3、采用显微镜进行测量及观察：
如若不同位置处的微纳结构制造直径、深度一致，则按照设定步长依次调整场镜沿Z方向移动n次，当第n次移动后，不同位置处的微纳结构制造直径、深度不一致，则将第n-1次对应的场镜沿Z方向移动距离作为微纳结构制造可调整范围h；
如若不同位置处的微纳结构制造直径、深度不一致，则执行步骤1.4；
步骤1.4、减小场镜沿Z方向移动步长，重复步骤1.2至1.3，获得最终的微纳结构制造可调整范围h。
进一步地，为了适应不同的加工对象，步骤2中，子区域的形状可以为正方形、圆形或正五边形；
子区域的形状为正方形，则最大边长L为正方形边长；
子区域的形状为圆形，则最大边长L为圆形直径；
子区域的形状为正五边形，则最大边长L为外接圆直径。
进一步地，子区域的形状为正方形，则步骤3中需要将激光分束为P×P的正方形阵列；
子区域的形状为圆形或正五边形，则步骤3中需要将激光分束为直径为P的圆形阵列。
进一步地，为了提高加工精度，步骤6具体为：
待激光加工头跟随机床运动轴运动至子区域二位置的法向位置时，指示光源出光，显示预加工子区域微纳结构的边界与已加工子区域微纳结构的边界位置的间隔，如果间隔等于d，则激光器出光，进行子区域二加工，如若间隔不等于d，则测量间隔误差σ，并将误差反馈至扫描振镜板卡/数控系统，数控系统将该误差补偿至各个轴/振镜板卡，将误差通过扫描振镜空间姿态调整进行补偿，通过同轴观测CCD中的图像成像检测确认间隔d，如若间隔等于d，则进行加工。
本发明还提供另一种阵列增透减反功能微纳结构加工方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤1、分割待加工曲面零件为若干子区域；
以扫描振镜扫描最大范围D为要求，对曲面零件分成若干个子区域；每个子区域的最大边长L等于D；
步骤2、确定加工每个子区域时，阵列加工光束中的加工光束个数；
假设每个子区域内对应的阵列微纳结构中相邻的两个微纳结构之间的间隔为d，扫描振镜扫描最大范围为D，则需要将激光分束为P×P的正方形阵列或直径为P的圆形阵列，其中P＝(D/d)-1；P×P的正方形阵列或直径为P的圆形阵列加工光束的工作面与每一个子区域表面形状相适配；
步骤3、激光分束整形；
采用空间光调制器将激光整形为P×P的正方形阵列贝塞尔加工光束或直径为P的圆形阵列贝塞尔加工光束；并利用叠加菲涅尔透镜将阵列贝塞尔加工光束的工作面整形为沿每一个子区域表面形状分布的形状；
步骤4、子区域一激光加工：
激光加工头跟随机床运动轴，对子区域一进行法向方位加工；
步骤5、子区域二激光加工：
待激光加工头跟随机床运动轴运动至子区域二位置的法向位置时，激光器出光，进行子区域二加工；
步骤6、重复步骤5的过程，直至所有子区域加工完成；
步骤7、在待加工曲面零件的边缘区域，通过空间光调制器在线根据边缘区域形状，将激光整形为与其相符的阵列加工光束，对边缘区域进行加工。
进一步地，步骤1中，子区域的形状为正方形、圆形或正五边形；
子区域的形状为正方形，则最大边长L为正方形边长；
子区域的形状为圆形，则最大边长L为圆形直径；
子区域的形状为正五边形，则最大边长L为外接圆直径。
进一步地，子区域的形状为正方形，则步骤2中需要将激光分束为P×P的正方形阵列；
子区域的形状为圆形或正五边形，则步骤2中需要将激光分束为直径为P的圆形阵列。
进一步地，步骤5具体为：
待激光加工头跟随机床运动轴运动至子区域二位置的法向位置时，指示光源出光，显示预加工子区域微纳结构的边界与已加工子区域微纳结构的边界位置的间隔，如果间隔等于d，则激光器出光，进行子区域二加工，如若间隔不等于d，则测量间隔误差σ，并将误差反馈至扫描振镜板卡/数控系统，数控系统将该误差补偿至各个轴/振镜板卡，将误差通过快反镜空间姿态调整进行补偿，通过同轴观测CCD中的图像成像检测确认间隔d，如若间隔等于d，则进行加工。
本发明还提供一种实现上述第一种阵列增透减反功能微纳结构加工方法的系统，其特殊之处在于：包括激光器，依次设置在激光器出射光路中的SLM空间光调制器、扫描振镜及场镜；
激光器的出射激光，进入SLM空间光调制器，SLM空间光调制器将激光束分为阵列加工光束，经扫描振镜反射至场镜，经场镜将阵列加工光束聚焦至工作面，实现阵列微纳结构加工。
进一步地，为了提高加工精度，该系统还包括同轴观测相机；利用同轴观测相机确认相邻两个加工子区域之间的间隔。
本发明还提供一种实现上述第二种阵列增透减反功能微纳结构加工方法的系统，其特殊之处在于：包括激光器，依次设置在激光器出射光路中的SLM空间光调制器、菲涅尔透镜组、扫描振镜及场镜；
激光器的出射激光，进入SLM空间光调制器，SLM空间光调制器将激光束分为阵列贝塞尔加工光束，经菲涅尔透镜组将阵列贝塞尔加工光束的工作面整形为沿每一个子区域表面形状分布的形状，经扫描振镜反射至场镜，经场镜将阵列加工光束聚焦至工作面，实现阵列微纳结构加工。
进一步地，同样为了提高加工精度，该系统还包括同轴观测相机；利用同轴观测相机确认相邻两个加工子区域之间的间隔。
本发明的有益效果是：
1、本发明大幅度提高了阵列微结构的制造效率，提高比值直接与分束阵列个数δ成正比，即效率也提高了δ倍，假设一束激光被分为P×P的正方形阵列，那么效率则提高了P2。
2、本发明在大幅提高了制备效率的同时，也保证制造精度。引入了在线监测方式，补偿由于机床空间运动误差、振镜等光学元件变形等问题引起的光束偏移，从而导致的相邻子区域间周期分布不均的问题，实现了子区域间的周期分布。
3、本发明制造手段灵活，可以在线实现分割区域后，边缘非标准分布子区域的加工(子区域1、2、3、4)，也可满足各类分割子区域形状的制备。
4、本发明可满足不同间隔和不同微结构形状的阵列微结构的制备。
附图说明
图1为本发明实施例一采用的加工系统原理图；
图2为实施例一中曲面零件的曲率R、制造可调整范围h及扫描振镜扫描最大范围D与每个子区域的最大边长L的关系示意图；
图3为本发明曲面零件分割示意图，其中子区域以正方形为主；
图4为不同形状的子区域示意图；
图5为不同形状的子区域对应的最大边长L示意图；
图6为本发明实施例中阵列加工光束中的加工光束示意图；
图7为被加工件的边缘非正方形子区域示意图；
图8为本发明曲面零件分割原理示意图，其中a为实施例一中分割原理示意图，b为实施例二中分割原理示意图；
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步地描述。
实施例一
本实施例采用的系统组成如图1所示，由激光器、SLM空间光调制器、扫描振镜、场镜及同轴观测CCD等元器件组成。在其他实施例中，场镜也可以用显微物镜代替。
激光器的出射激光，进入SLM空间光调制器，SLM空间光调制器将激光束分为阵列加工光束，经扫描振镜反射至场镜，经场镜将阵列加工光束聚焦至工作面，实现阵列微纳结构加工。
具体方法通过下述步骤实现：
(1)进行工艺试验，确定每个微纳结构制造可调整范围h。微纳结构可以是待加工件表面的盲孔，孔的径向截面可以为圆形也可以为矩形。
可以将微纳结构制造可调整范围h理解为微纳结构的制造焦深，此处制造焦深与光学系统理论焦深不同，光学系统理论焦深与制造焦深是有区别的，所谓的制造焦深，就是焦面在Z方向上下移动一个距离，在这个距离内其制造的微纳结构的尺寸大小、深度等结构特征完全一致。
为实现加工大深宽比的微纳结构，一般需将高斯光斑整形为具有长焦深的贝塞尔光束，但是由于透明介质具有透光性，在加工时，需要确定加工光束在焦深为f的情况下，焦面在Z方向上下调节范围多大时，调节前后所加工的一个微结构的孔径和深度等结构是一致的。
一般通过调节系统中场镜在Z方向的上下距离，实现焦面在Z方向的调节。
本实施例以0.1mm为步长调整场镜沿Z方向的移动，在试片的不同位置处分别制造微纳结构，试片可以是平面也可以是曲面。具体过程如下：
(1.1)、首先在焦深为f时，在试片上打一个微纳结构，如圆形盲孔；
(1.2)、然后调整场镜沿Z方向移动0.1mm，沿XY平面移动试片至另一位置，再打一个微纳结构；
(1.3)、采用至少放大倍率为100倍的显微镜进行测量及观察：
如若不同位置处的微纳结构制造直径、深度一致，则按照设定步长依次调整场镜沿Z方向移动n次，当第n次移动后，不同位置处的微纳结构制造直径、深度不一致，则将第n-1次对应的场镜沿Z方向移动距离作为微纳结构制造可调整范围h；
如若不同位置处的微纳结构制造直径、深度不一致，则执行步骤(1.4)；
(1.4)减小场镜沿Z方向移动步长，重复步骤(1.2)至(1.3)，获得最终的微纳结构制造可调整范围h。
(2)将待加工的曲面零件表面分割为若干子区域：
如图2，以待加工的曲面零件的曲率R、制造可调整范围h及扫描振镜扫描最大范围D为要求，对曲面零件表面分成若干个子区域。如图3所示，图3中子区域的形状以正方形为主，每个正方形子区域的最大边长L满足：
L2＝4(R2-(R-h)2)
L≤D
在其他实施例中，可以根据具体分割图形的需要，将子区域划分为以圆形或正多边形为主的形状，实现各种类型的阵列微纳结构分布，如图4及图5所示，图4中，a为菱形子区域，b为圆形子区域，c为正五边形子区域。如图5，当子区域为圆形时，上式中的边长L指的是直径，当子区域为正五边形时，上式中的边长L指的是外接圆直径。
(3)计算加工每个子区域时，阵列加工光束中的加工光束个数：
根据设计要求，假设每个子区域内对应的阵列微纳结构中相邻的两个微纳结构之间的间隔为d，扫描振镜扫描最大范围为D。则当子区域的形状以正方形为主时，需要将激光分束为P×P的正方形阵列，在激光能量满足使用的前提下，整形阵列可以实现300×300阵列的分布。当子区域的形状以圆形为主时，则需要将激光分束为直径为P的圆形阵列；当子区域的形状以正五边形为主时，则需要将激光分束为外接圆直径为P的圆形阵列；
其中P＝(D/d)-1，如图4及图6所示，图中每个点代表每一束加工光束的光斑或者为一个微纳结构。
(4)激光分束整形：
采用空间光调制器将激光整形为步骤(3)确定的阵列加工光束；该阵列加工光束的工作面与每一个子区域表面形状相适配。
(5)子区域一激光加工：
激光加工部分跟随机床运动轴，对子区域一进行法向方位加工；
(6)子区域二激光加工：
待激光加工头跟随机床运动轴运动至子区域二位置的法向位置时，为保障相邻两个加工区域的间隔可以保持d(即相邻的子区域挨着彼此的两列边缘的微纳结构相邻为d，如图6)，先指示光源出光，显示预加工子区域微纳结构的边界与已加工子区域微纳结构的边界位置的间隔，如果间隔等于d，则激光器出光，进行子区域二加工，如若间隔不等于d，则测量间隔误差σ，并将误差反馈至扫描振镜板卡/数控系统，数控系统将该误差补偿至各个轴/振镜板卡将误差通过快反镜空间姿态调整进行补偿，通过同轴观测CCD中的图像成像检测确认间隔d，直至间隔等于d，进行加工。
(7)重复步骤6，直至所有子区域加工完成。
(8)在被加工件的边缘非矩形、圆形、菱形或正五边形子区域，如图3及图7所示，共有1、2、3、4四种类型，通过SLM在线根据四种类型图案，将激光整形为与其图案相符的阵列微纳结构分布，具体加工过程重复步骤(4)-步骤(7)。
实施例二
本实施例采用的系统在实施例的基础上增加费捏尔透镜，通过SLM空间光调制器将激光整形成阵列贝塞尔加工光束，且通过叠加费捏尔透镜实现阵列贝塞尔加工光束工作不在同一位置(实现激光空间三维整形)，直接将光束的工作面整形为沿构件表面形状分布的形状，加工过程相比于实施例一不需要考虑制造可调整范围h。如图8所示。
具体方法通过下述步骤实现：
(1)将待加工的曲面零件分割为若干子区域：
如图8中b，以扫描振镜一次性可扫描最大范围D为要求，对曲面零件分成若干个子区域，每个子区域的最大边长L等于D；如图3所示，图3中子区域的形状以正方形为主。
在其他实施例中，可以根据具体分割图形的需要，将子区域划分为以菱形、圆形或正多边形为主的形状，实现各种类型的阵列微纳结构分布，如图4及图5所示，图4中，a为菱形子区域，b为圆形子区域，c为正五边形子区域；如图5，当子区域为圆形时，最大边长L指的是直径，当子区域为正五边形时，最大边长L指的是外接圆直径。
(2)计算加工每个子区域时，阵列加工光束中的加工光束个数：
根据设计要求，假设每个子区域内对应的阵列微纳结构中相邻的两个微纳结构之间的间隔为d，扫描振镜扫描最大范围为D。则当子区域的形状以正方形为主时，需要将激光分束为P×P的正方形阵列；当子区域的形状以圆形为主时，则需要将激光分束为直径为P束光束的圆形阵列；当子区域的形状以正五边形为主时，则需要将激光分束为外接圆直径为P束光束的圆形阵列；
其中P＝(D/d)-1，如图4及图6所示，图中每个点代表每一束加工光束的光斑或者为一个微纳结构。
(3)激光分束整形：
采用空间光调制器将激光整形为步骤(2)确定的阵列贝塞尔加工光束；并利用叠加菲涅尔透镜将阵列贝塞尔加工光束的工作面整形为沿每一个子区域表面形状分布的形状(图8中b)，使得该阵列加工光束的工作面与每一个子区域表面形状相适配。
(4)子区域一激光加工：
激光加工部分跟随机床运动轴，对子区域一进行法向方位加工；
(5)子区域二激光加工：
待激光加工头跟随机床运动轴运动至子区域二位置的法向位置时，为保障相邻两个加工区域的间隔可以保持d(即相邻的子区域挨着彼此的两列边缘的微纳结构相邻为d，如图6)，先指示光源出光，显示预加工子区域微纳结构的边界与已加工子区域微纳结构的边界位置的间隔，如果间隔等于d，则激光器出光，进行子区域二加工，如若间隔不等于d，则测量间隔误差σ，并将误差反馈至扫描振镜板卡/数控系统，数控系统将该误差补偿至各个轴/振镜板卡将误差通过快反镜空间姿态调整进行补偿，通过同轴观测CCD中的图像成像检测确认间隔d，直至间隔等于d，进行加工。
(7)重复步骤6，直至所有子区域加工完成。
(8)在被加工件的边缘非矩形、圆形、菱形或正五边形子区域，如图3及图7所示，共有1、2、3、4四种类型，通过SLM在线根据四种类型图案，将激光整形为与其图案相符的阵列微纳结构分布，具体加工过程重复步骤4-步骤7。

Claims (13)

1.一种阵列增透减反功能微纳结构加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、进行工艺试验，确定每个微纳结构的制造焦深h；
步骤2、将待加工曲面零件表面分割为若干子区域；
以待加工曲面零件的曲率R、制造焦深h及扫描振镜一次性可扫描最大范围D为要求，对待加工曲面零件分成若干个子区域；每个子区域的最大边长L满足：
L2＝4(R2-(R-h)2)
L≤D；
步骤3、确定加工每个子区域时，阵列加工光束中的加工光束个数；
假设每个子区域内对应的阵列微纳结构中相邻的两个微纳结构之间的间隔为d，扫描振镜一次性可扫描最大范围D，则需要将激光分束为P×P的正方形阵列或直径为P的圆形阵列，其中P＝(D/d)-1；所述P×P的正方形阵列或直径为P的圆形阵列加工光束的工作面与每一个子区域表面形状相适配；
步骤4、激光分束整形；
根据子区域的形状，采用空间光调制器将激光整形为相应的P×P的正方形阵列或直径为P的圆形阵列加工光束；
步骤5、子区域一激光加工：
激光加工头跟随机床运动轴，对子区域一进行法向方位加工；
步骤6、子区域二激光加工：
待激光加工头跟随机床运动轴运动至子区域二位置的法向位置时，激光器出光，进行子区域二加工；
步骤7、重复步骤6的过程，直至所有子区域加工完成；
步骤8、在待加工曲面零件的边缘区域，通过空间光调制器在线根据边缘区域形状，将激光整形为与其相符的阵列加工光束，对边缘区域进行加工。
2.根据权利要求1所述的阵列增透减反功能微纳结构加工方法，其特征在于，步骤1具体包括以下过程：
步骤1.1、首先在焦深为f时，在试片上打一个微纳结构；
步骤1.2、然后调整场镜以固定步长沿Z方向移动，沿XY平面移动试片至另一位置，再打一个微纳结构；
步骤1.3、采用显微镜进行测量及观察：
如若不同位置处的微纳结构制造直径、深度一致，则按照设定步长依次调整场镜沿Z方向移动n次，当第n次移动后，不同位置处的微纳结构制造直径、深度不一致，则将第n-1次对应的场镜沿Z方向移动距离作为微纳结构制造可调整范围h；
如若不同位置处的微纳结构制造直径、深度不一致，则执行步骤1.4；
步骤1.4、减小场镜沿Z方向移动步长，重复步骤1.2至1.3，获得最终的微纳结构制造可调整范围h。
3.根据权利要求2所述的阵列增透减反功能微纳结构加工方法，其特征在于：步骤2中，子区域的形状为正方形、圆形或正五边形；
子区域的形状为正方形，则最大边长L为正方形边长；
子区域的形状为圆形，则最大边长L为圆形直径；
子区域的形状为正五边形，则最大边长L为外接圆直径。
4.根据权利要求3所述的阵列增透减反功能微纳结构加工方法，其特征在于：子区域的形状为正方形，则步骤3中需要将激光分束为P×P的正方形阵列；
子区域的形状为圆形或正五边形，则步骤3中需要将激光分束为直径为P的圆形阵列。
5.根据权利要求4所述的阵列增透减反功能微纳结构加工方法，其特征在于，步骤6具体为：
待激光加工头跟随机床运动轴运动至子区域二位置的法向位置时，指示光源出光，显示预加工子区域微纳结构的边界与已加工子区域微纳结构的边界位置的间隔，如果间隔等于d，则激光器出光，进行子区域二加工，如若间隔不等于d，则测量间隔误差σ，并将误差反馈至扫描振镜板卡/数控系统，数控系统将该误差补偿至各个轴/振镜板卡，将误差通过扫描振镜空间姿态调整进行补偿，通过同轴观测CCD中的图像成像检测确认间隔d，如若间隔等于d，则进行加工。
6.一种阵列增透减反功能微纳结构加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、分割待加工曲面零件为若干子区域；
以扫描振镜扫描最大范围D为要求，对曲面零件分成若干个子区域；每个子区域的最大边长L等于D；
步骤2、确定加工每个子区域时，阵列加工光束中的加工光束个数；
假设每个子区域内对应的阵列微纳结构中相邻的两个微纳结构之间的间隔为d，扫描振镜扫描最大范围为D，则需要将激光分束为P×P的正方形阵列或直径为P的圆形阵列，其中P＝(D/d)-1；P×P的正方形阵列或直径为P的圆形阵列加工光束的工作面与每一个子区域表面形状相适配；
步骤3、激光分束整形；
采用空间光调制器将激光整形为P×P的正方形阵列贝塞尔加工光束或直径为P的圆形阵列贝塞尔加工光束；并利用叠加菲涅尔透镜将阵列贝塞尔加工光束的工作面整形为沿每一个子区域表面形状分布的形状；
步骤4、子区域一激光加工：
激光加工头跟随机床运动轴，对子区域一进行法向方位加工；
步骤5、子区域二激光加工：
待激光加工头跟随机床运动轴运动至子区域二位置的法向位置时，激光器出光，进行子区域二加工；
步骤6、重复步骤5的过程，直至所有子区域加工完成；
步骤7、在待加工曲面零件的边缘区域，通过空间光调制器在线根据边缘区域形状，将激光整形为与其相符的阵列加工光束，对边缘区域进行加工。
7.根据权利要求6所述的阵列增透减反功能微纳结构加工方法，其特征在于：步骤1中，子区域的形状为正方形、圆形或正五边形；
子区域的形状为正方形，则最大边长L为正方形边长；
子区域的形状为圆形，则最大边长L为圆形直径；
子区域的形状为正五边形，则最大边长L为外接圆直径。
8.根据权利要求7所述的阵列增透减反功能微纳结构加工方法，其特征在于：子区域的形状为正方形，则步骤2中需要将激光分束为P×P的正方形阵列；
子区域的形状为圆形或正五边形，则步骤2中需要将激光分束为直径为P的圆形阵列。
9.根据权利要求8所述的阵列增透减反功能微纳结构加工方法，其特征在于，步骤5具体为：
待激光加工头跟随机床运动轴运动至子区域二位置的法向位置时，指示光源出光，显示预加工子区域微纳结构的边界与已加工子区域微纳结构的边界位置的间隔，如果间隔等于d，则激光器出光，进行子区域二加工，如若间隔不等于d，则测量间隔误差σ，并将误差反馈至扫描振镜板卡/数控系统，数控系统将该误差补偿至各个轴/振镜板卡，将误差通过快反镜空间姿态调整进行补偿，通过同轴观测CCD中的图像成像检测确认间隔d，如若间隔等于d，则进行加工。
10.一种实现权利要求1-5任一所述的阵列增透减反功能微纳结构加工方法的系统，其特征在于：包括激光器，依次设置在激光器出射光路中的空间光调制器、扫描振镜及场镜；
激光器的出射激光，进入空间光调制器，空间光调制器将激光束分为阵列加工光束，经扫描振镜反射至场镜，经场镜将阵列加工光束聚焦至工作面，实现阵列微纳结构加工。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于：还包括同轴观测相机；利用同轴观测相机确认相邻两个加工子区域之间的间隔。
12.一种实现权利要求6-9任一所述的阵列增透减反功能微纳结构加工方法的系统，其特征在于：包括激光器，依次设置在激光器出射光路中的空间光调制器、菲涅尔透镜组、扫描振镜及场镜；
激光器的出射激光，进入空间光调制器，空间光调制器将激光束分为阵列贝塞尔加工光束，经菲涅尔透镜组将阵列贝塞尔加工光束的工作面整形为沿每一个子区域表面形状分布的形状，经扫描振镜反射至场镜，经场镜将阵列加工光束聚焦至工作面，实现阵列微纳结构加工。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：还包括同轴观测相机；利用同轴观测相机确认相邻两个加工子区域之间的间隔。
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