CN112518102A - 一种蝶翅仿生结构色的制备方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种蝶翅仿生结构色的制备方法，包括以下步骤：将衬底放置在位移台上，并将光刻胶滴涂于衬底上表面；采用激光束依次通过二维扫描振镜组件、光学系统组件、物镜后聚焦到光刻胶与衬底的交界面；通过控制入射激光的曝光剂量形成层状聚焦光斑；根据路径设计调节控制二维扫描振镜组件的摆动使聚焦出射的光束在XY平面内扫描曝光，并根据路径设计调节控制位移台在Z方向上相对于层状聚焦光斑移动，形成蝶翅仿生结构色；采用无水乙醇清洗衬底除去剩余的光刻胶，得到固化的蝶翅仿生结构色结构。本发明还提出了一种蝶翅仿生结构色的制备系统，应用上述蝶翅仿生结构色的制备方法能够高效率、高保真制备蝶翅仿生结构色。
Description
技术领域
本发明涉及点结构色制备技术领域，更具体地，涉及一种蝶翅仿生结构色的制备方法及系统。
背景技术
结构色是一种物理颜色，与色素无关，它是指光在微纳结构中经过一系列复杂的光学现象例如发生干涉、衍射或散射等作用，最终形成我们所看见的颜色，结构色具有无污染，不会褪色的特点，在家庭装饰、太阳能电池、消费品标签及新型光电子器件方面有广阔的应用前景。蝶翅结构是一种典型的结构色，由于具有虹彩效应和角偏效应，因此在仿生结构色设计与制造中受到广泛的重视。研究发现形成该结构色最基础的结构，为截面为树状多级多层的微纳线阵列结构，人工制备蝶翅仿生结构色的关键在于获得具有可调控参数、可调控形貌的树状多级微纳阵列仿生微纳米结构。
目前制备类似结构的方法把主要包括纳米压印模板法、电子束曝光刻蚀法和激光干涉光刻法等，然而这些常规的工艺方法难以实现高精度高保真地制造得到忠实于生物结构的仿生结构，且对于如何精密地控制纳米线宽度及相邻线条之间的间距与可见光波长相比拟，如何精密地控制单个线条在纵向的层数及层间距，如何提高结构色线阵列加工效率等问题，目前的制备方法仍然存在无法满足制备要求，例如难以实现单次直写曝光就能完成大面积结构色的加工等。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的仿生结构制备方法存在精度低、效率低的缺陷，提供一种蝶翅仿生结构色的制备方法，以及一种蝶翅仿生结构色的制备系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种蝶翅仿生结构色的制备方法，包括以下步骤：
S1：将衬底放置在位移台上，并将光刻胶滴涂于衬底上表面；
S2：采用高斯分布的激光束依次通过二维扫描振镜组件、光学系统组件、物镜后聚焦到光刻胶样品中，其中，调节控制放置有光刻胶样品的位移台在Z方向上的移动使物镜出射的光束聚焦于光刻胶与衬底的交界面；
S3：通过控制入射激光的曝光剂量，聚焦的激光束经衬底反射导致的驻波干涉效应形成层状聚焦光斑；
S4：根据路径设计调节控制二维扫描振镜组件的摆动使经二维扫描振镜组件、光学系统组件、物镜后聚焦出射的光束在XY平面内扫描曝光，并根据路径设计调节控制位移台在Z方向上相对于层状聚焦光斑移动，形成蝶翅仿生结构色；
S5：采用无水乙醇清洗衬底，并除去衬底上表面剩余的光刻胶，得到固化的蝶翅仿生结构色结构。
本技术方案中，基于非线性光吸收或非线性光聚合原理，采用激光直写光刻技术实现小于衍射极限特征尺度的光刻，并通过调节曝光功率和曝光时间精确控制纳米线条宽度，其中，曝光功率越小以及曝光时间越短，则纳米线条宽度越小。具体地，通过上位机中预设的路径设计控制二维扫描振镜组件的摆动使入射的激光光束在XY平面内扫描，且通过物镜对扫描的入射平行激光光束进行聚焦，形成接近衍射极限的聚焦光斑，然后入射到位于衬底上方的光刻胶中，在衬底的反射导致的驻波干涉效应下在光刻胶中形成形成多层的层状聚焦光斑，再进一步结合位移台相对于层状聚焦光斑移动，形成蝶翅仿生结构色的微纳结构。
优选地，S3步骤中，通过调节入射激光的波长控制光刻胶中形成的纳米线层间距，通过调节入射激光的曝光功率和曝光时间控制光刻胶中形成的纳米线层数；其中，纳米线层间距d的计算公式如下：
d＝λ/2n
式中，λ表示入射激光的波长，n表示光刻胶的折射率。
优选地，物镜出射的光束经衬底反射导致的驻波干涉效应形成层状聚焦光斑，层状聚焦光斑的截面为树状椭圆形结构，且其光强度空间分布满足如下公式：
I(r,z,d)＝|Ein(r,zin)+Ere(r,zre)|2
Ere＝[(n0-n1)/(n0+n1)]Ein
其中，Ein为入射光振幅，Ere为反射射光振幅，n0为光刻胶折射率，n1衬底折射率；r为沿光束传播方向垂直截面内的极坐标，z为沿光束传播方向距离光刻胶和衬底交界面的距离，角标in和re分别对应入射光和反射光；d为紧聚焦的激光光斑中心距离光刻胶和衬底交界面的距离值。
本发明还提出了一种蝶翅仿生结构色的制备系统，应用于上述任一技术方案提出的蝶翅仿生结构色的制备方法，其具体包括：激光器、二维扫描振镜组件、光学系统组件、光刻物镜、光刻胶、衬底、位移台，以及用于控制位移台和二维扫描振镜组件的上位机；其中：衬底设置在位移台上，且光刻胶设置在衬底上方；二维扫描振镜组件和位移台分别与上位机连接，上位机控制二维扫描振镜组件中反射镜的摆动并结合光学系统组件使出射光束在XY平面内扫描移动，上位机控制位移台的位移。
在使用过程中，激光器输出的激光信号依次经过二维扫描振镜组件、光学系统组件后，出射的激光信号在XY平面内高速扫描移动；出射的激光光束经光刻物镜聚焦到光刻胶与衬底的交界面，且聚焦的激光光束在衬底的反射作用下，在光刻胶中形成多层的层状聚焦光斑；上位机控制位移台相对于层状聚焦光斑移动，使光刻胶中形成蝶翅仿生结构色的微纳结构。
优选地，激光器出射的激光束为连续激光或脉冲激光；其中，当激光束为脉冲激光时，其脉冲宽度为从纳秒到飞秒范围，重复频率为1Hz-100MHz，波长调节范围为157nm-1560nm。
优选地，激光束的偏振态为线偏振、圆偏振或椭圆偏振。
优选地，衬底采用具有反光特性的基片，其折射率与光刻胶的折射率不相等。
优选地，上位机控制二维扫描振镜组件、位移台实现激光束焦点在光刻胶中的移动和定位，其中，激光束焦点在X、Y和Z方向上的移动范围分别为1nm-100nm。
优选地，光刻物镜采用干燥物镜、水浸物镜或油浸物镜中的一种。
优选地，光刻胶采用可发生光聚合反应的有机或无机材料、可发生光分解反应的有机或无机材料、含有可发生光交联反应分子的有机或无机材料、含有可发生光异构化反应分子的有机或无机材料中的一种。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明通过调节入射激光的曝光剂量，聚焦的激光束经衬底反射导致的驻波干涉效应形成层状聚焦光斑，进一步根据路径设计调节二维扫描振镜组件的摆动使聚焦出射的激光光束在XY平面内扫描曝光并配合位移台在Z方向上相对于层状聚焦光斑移动，形成蝶翅仿生结构色，实现蝶翅仿生结构色的一次扫描曝光制备，具有高效率、高保真制备的特性。
附图说明
图1为实施例1的蝶翅仿生结构色的制备方法的流程图。
图2为多层纳米线仿生结构及可调控参数的示意图。
图3为实施例2的蝶翅仿生结构色的制备系统的结构示意图。
图4为光斑调制示意图。
图5为采用硅衬底的激光直写光刻方法效果图。
图6为采用玻璃衬底的激光直写光刻方法效果图。
图7为蝶翅微观结构示意图。
图8为采用本发明光刻在硅衬底加工的仿生结构色示意图。
图9为实施例3的仿生结构色微观结构图。
图10为实施例3的仿生结构色光谱特性图。
图11为实施例3的仿生结构色品图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提出一种蝶翅仿生结构色的制备方法，如图1所示，为本所实施例的蝶翅仿生结构色的制备方法的流程图。
本实施例提出的蝶翅仿生结构色的制备方法中，其具体包括以下步骤：
S1：将衬底6放置在位移台7上，并将光刻胶5滴涂于衬底6上表面；
S2：采用高斯分布的激光束依次通过二维扫描振镜组件2、光学系统组件3、物镜后聚焦到光刻胶5样品中，其中，调节控制放置有光刻胶5样品的位移台7在Z方向上的移动使物镜出射的光束聚焦于光刻胶5与衬底6的交界面；
S3：通过控制入射激光的曝光剂量，光刻胶5在聚焦激光束的作用下产生多光子吸收效应被聚合形成由层状聚焦光斑构成的多层纳米线；
S4：根据路径设计调节控制二维扫描振镜组件2的摆动使经二维扫描振镜组件2、光学系统组件3、物镜后聚焦出射的光束在XY平面内扫描曝光，并根据路径设计调节控制位移台7在Z方向上相对于层状聚焦光斑移动，形成蝶翅仿生结构色的微纳结构；
S5：采用无水乙醇清洗衬底6，并除去衬底6上表面剩余的光刻胶5，得到固化的且由多层纳米线阵列构成的蝶翅仿生结构色结构。
在本实施例中，S3步骤中主要通过调节入射激光的波长控制光刻胶5中形成的纳米线层间距，通过调节入射激光的曝光功率和曝光时间控制光刻胶5中形成的纳米线层数；其中，纳米线层间距d的计算公式如下：
d＝λ/2n
式中，λ表示入射激光的波长，n表示光刻胶的折射率。当曝光功率越小以及曝光时间越短，其形成的纳米线条宽度越小，因此其定量关系依赖于工艺试验，在实际操作中，能够通过纳米级三维光焦点定位技术实现纳米线间距的精确控制。
此外，通过控制激光加工其他参数，如焦点位置等参数，可以影响聚焦光强度多层分布的特性。如图2所示，为多层纳米线仿生结构及可调控参数的示意图。其中，可调控的光刻胶固化后的纳米线尺寸如高度H、线宽度W、层间距d、层数N等，再结合位移台7及上位机8调控纳米线的周期间距P，实现多级纳米线截面形貌的调控，进而实现不同显示颜色的仿生结构色。
在本实施例中，为了精确控制单个纳米线条在纵向的层数及层间距，采用驻波干涉辅助的激光直写技术，利用衬底6产生的驻波干涉效应将直写聚焦光斑调制成层状聚焦光斑，其层状聚焦光斑的截面为树状椭圆形结构。
进一步的，为了提高结构色纳米线阵列加工效率，本实施例通过上述调制形成的层状聚焦光斑对光刻胶5进行扫描，能够实现多层纳米线结构的一次扫描曝光成型。相比于传统的激光直写光刻方法，经衬底6产生的驻波干涉效应形成的层状聚焦光斑的光强度空间分布满足如下公式：
I(r,z,d)＝|Ein(r,zin)+Ere(r,zre)|2
Ere＝[(n0-n1)/(n0+n1)]Ein
其中，Ein为入射光振幅，Ere为反射射光振幅，n0为光刻胶折射率，n1衬底折射率；r为沿光束传播方向垂直截面内的极坐标，z为沿光束传播方向距离光刻胶和衬底交界面的距离，角标in和re分别对应入射光和反射光；d为紧聚焦的激光光斑中心距离光刻胶和衬底交界面的距离值。
进一步的，结合由上位机8按照路径设计精确控制的二维扫描振镜组件2的摆动使聚焦光束在光刻胶5中高速扫描移动，形成特定点阵、线阵等图案的周期性微纳结构，即为蝶翅仿生结构色。本实施例采用的基于驻波干涉辅助激光直写加工技术，利用驻波干涉调制的聚焦光斑直写光刻胶5材料，实现树状多级微纳阵列结构的一步制备，无需多次扫描就可以一次成型多层的仿生碟翅结构的制备，具有高效率、高保真制备的特性。
实施例2
本实施例提出一种蝶翅仿生结构色的制备系统，应用于实施例1提出的蝶翅仿生结构色的制备方法，如图3所示，为本实施例的蝶翅仿生结构色的制备系统的结构示意图。
本实施例提出的蝶翅仿生结构色的制备系统中，包括激光器1、二维扫描振镜组件2、光学系统组件3、光刻物镜4、光刻胶5、衬底6、位移台7，以及用于控制位移台7和二维扫描振镜组件2的上位机8；其中，衬底6设置在位移台7上，且光刻胶5设置在衬底6上方；二维扫描振镜组件2和位移台7分别与上位机8连接，上位机8控制二维扫描振镜组件2中反射镜的摆动并结合光学系统组件3使出射光束在XY平面内扫描移动，上位机8控制位移台7的位移。
在本实施例中，激光器1出射的激光束为连续激光或脉冲激光；其中，当激光束为脉冲激光时，其脉冲宽度为从纳秒到飞秒范围，重复频率为1Hz-100MHz，波长调节范围为157nm-1560nm。此外，激光束的偏振态为线偏振、圆偏振或椭圆偏振。
在本实施例中，衬底6采用具有反光特性的基片，如玻璃基片、石英基片、塑料基片、陶瓷基片或半导体基片等。传统的激光直写光刻方法一般采用无反射或者反射可忽略的衬底6，其折射率与光刻胶5的折射率相似或相等，此时当激光直写的入射光束聚焦在光刻胶5和衬底6的交界面时，其光场强度分布和加工纳米线截面形貌为一个椭圆形。而本实施例采用具有反光特性的衬底6，如硅片衬底，其折射率与光刻胶的折射率不相等，此时当激光直写的入射光束聚焦在光刻胶和衬底的交界面时，反射光束与入射光束产生驻波干涉调制聚焦光斑，其光场强度分布和加工纳米线截面形貌是一个树状多层多级结构形状。如图4所示，为采用传统的激光直写光刻方法得到的调制光斑及采用本实施例得到的调制光斑的光斑调制示意图。其中，图4右侧上方显示的调制光斑为采用本实施例得到的调制光斑，为层状聚焦光斑；图4右侧下方显示的调制光斑为采用传统的激光直写光刻方法得到的调制光斑，显示为椭圆状光斑。
如图5所示，为采用本实施例在硅衬底的激光直写光刻方法效果图。其中，在入射激光束波长为780nm时其折射率n1为3.68，当焦点中心Z'向高度位于光刻胶与硅衬底交界面以上1微米位置，此时椭圆形光斑被调制为四层分布，如图5左侧图像所示，激光束曝光总功率选用4mW，扫描速度选用10微米/s，制作得到的多层纳米线阵列的扫描电镜图如图5右侧图像所示。
如图6所示，采用玻璃衬底的激光直写光刻方法效果图。当选用玻璃衬底时，在入射激光束波长为780nm时折射率n1为1.52，其折射率与光刻胶的折射率接近，当焦点中心Z'向高度位于光刻胶与玻璃片交界面以上1微米位置时，此时椭圆形光斑分布如图6左侧图像所示，激光束曝光总功率选用3mW，扫描速度选用10微米/s，制作得到的纳米线阵列的扫描电镜图如图6右侧图像所示。由图可知，采用本实施例在选用具有反光特性的基片作为衬底6时，能够有效得到具有多层的层状聚焦光斑结构。
利用上述产生的树状多层多级结构光斑，结合二维扫描振镜组件2和光学系统组件3，使出射光束在光刻胶5中高速扫描移动，形成特定点阵、线阵等图案的周期性微纳结构，即得到蝶翅仿生结构色。
在本实施例中，光刻物镜4采用干燥物镜、水浸物镜或油浸物镜中的一种。具体的，在使用过程中，当采用油浸物镜时，为防止光刻胶5与物镜直接接触污染镜头，常采用透明玻璃片、光刻胶5和衬底6硅片组成的三明治结构将光刻胶5密封，其中物镜和透明玻璃片之间填充有介质油；当采用水浸物镜时，物镜和透明玻璃片之前采用去离子水进行填充；当采用干燥物镜时，无需透明玻璃来隔离光刻胶5和镜头，直接将光刻胶5滴涂于衬底6硅片上。
在本实施例中，光刻胶5采用可发生光聚合反应的有机或无机材料、可发生光分解反应的有机或无机材料、含有可发生光交联反应分子的有机或无机材料、含有可发生光异构化反应分子的有机或无机材料中的一种。
在本实施例中，通过采用上位机8控制二维扫描振镜组件2、位移台7实现激光束焦点在光刻胶5中的移动和定位，其中，激光束焦点在X、Y和Z方向上的移动范围分别为1nm-100nm。
在具体实施过程中，激光器1输出的激光信号依次经过二维扫描振镜组件2、光学系统组件3后，在上位机8对二维扫描振镜组件2的调节控制下，出射的激光信号在XY平面内高速扫描移动；出射的平行激光光束经光刻物镜4聚焦到光刻胶5与衬底6的交界面，且聚焦的激光光束在衬底6的反射作用下，在光刻胶5中形成多层的层状聚焦光斑；上位机8控制位移台7相对于层状聚焦光斑移动，使光刻胶5中形成蝶翅仿生结构色的微纳结构。
实施例3
本实施例以在采用硅片的衬底6上利用飞秒激光直写制备的树状多层聚合物纳米线阵列为例，通过结构形貌对比来对本实施例提出的蝶翅仿生结构色的制备方法进行说明。
首先，将承载有光刻胶5SCR500的硅片样品置于位移台7上，调节激光光源钛宝石飞秒脉冲激光器1输出的激光束波长为780nm，能够使SCR500光刻胶5产生基于多光子吸收效应光聚合反应，其激光束的脉冲宽度为100fs，重复频率为80MHz，光束直径为8mm。
激光束依次通过二维扫描振镜组件2、光学系统组件3、光刻物镜4后聚焦到光刻胶5中，其中二维扫描振镜组件2中采用两个反射镜，且二维扫描振镜组件2在上位机8的控制下高速精密摆动，结合光学系统组件3使出射激光光束在XY平面内扫描；光学系统组件3为两个焦距200mm的凸透镜，光刻物镜4为数值孔径为1.45、放大倍数为100倍的油浸物镜。
通过上位机8预设光刻路径，上位机8根据路径设计调节位移台7，使光刻物镜4聚焦的多层焦点聚焦于在光刻胶5与衬底6的交界面所在高度，然后通过控制入射激光束的曝光剂量，使光刻胶5在激光束波长为780nm的作用下产生多光子吸收效应被聚合成多层纳米线。再通过上位机8根据路径设计调节二维扫描振镜组件2的摆动实现一次扫描曝光，制备得到聚合物纳米线阵列结构。最后，使用无水乙醇清洗基片，除去衬底6上剩余的光刻胶5，留下固化的多层纳米线阵列构成的仿生结构色结构。
进一步的，如图7所示，为蝶翅微观结构示意图，为自然界中常见的蝶翅微观结构，其横截面为多层分布，最宽处的宽度约为600nm，高度约为1500nm，周期约为700-800nm，其显示为耀眼的蓝色。而本实施例采用飞秒激光直写光刻在硅衬底6加工的仿生结构色如图8所示，选用的激光功率4.26mW-3.68mW，扫描速度10微米/s，其截面最大特征尺度为宽度630nm和高度1550nm，该仿生结构色显示为蓝色。由此可见，本发明制备的蝶翅仿生结构色与蝶翅表面微观结构高度相仿，且具有灵活的、可设计的任意尺度、任意线宽纳米结构制备能力，可拓展到不同颜色特征的仿生结构色制备。
在另一实施例中，以在采用硅片的衬底6上利用飞秒激光直写制备多层聚合物纳米阵列为例，对本发明能够调控仿生结构色的显色特性进行详细的说明。
采用上述蝶翅仿生结构色的制备系统，通过控制激光加工参数，如曝光光波长、曝光功率、曝光时间、焦点位置等参数，可以调控调控光刻胶5固化后的多层纳米线尺寸如高度H，线宽度W，层间距d，层数N等参数，进一步通过结合位移台7扫描系统控制纳米线的周期间距P，可实现不同显示颜色的仿生结构色。具体的，分别选用激光功率3.73mW和3.18mW，扫描速度10微米/s，制备的均一的多层纳米线阵列结构如图9所示，其中，图9(a)的仿生结构色显绿色，最宽处的宽度约为510nm,高度约为1200nm，周期为2000nm，图9(b)的仿生结构色显红色，最宽处的宽度约为420nm，高度约为800nm，周期为2000nm。
进一步的，通过白光照射下光谱测试表征显色特性，实验测试结果如图10所示，其中S1图标对应图9(a)的显绿色的仿生结构样品，S2对应图9(b)的显红色的仿生结构样品。图10为宽带无偏振的白光正入射下，得到多层纳米线阵列仿生结构色的反射光谱，其中显绿色的样品反射谱中心约为560nm，显红色的样品反射谱中心约为690nm，其颜色与理论设计十分相近，说明测试结果与理论结果符合得很好。且仿生结构的颜色在色品图中的位置如图11所示，可进一步分析不同结构在色品图中的坐标位置，去匹配和合成更多跟丰富的颜色。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种蝶翅仿生结构色的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将衬底放置在位移台上，并将光刻胶滴涂于衬底上表面；
S2：采用高斯分布的激光束依次通过二维扫描振镜组件、光学系统组件、物镜后聚焦到光刻胶样品中，其中，调节控制放置有光刻胶样品的位移台在Z方向上的移动使物镜出射的光束聚焦于光刻胶与衬底的交界面；
S3：通过控制入射激光的曝光剂量，聚焦的激光束经衬底反射导致的驻波干涉效应形成层状聚焦光斑；
S4：根据路径设计调节控制二维扫描振镜组件的摆动使经二维扫描振镜组件、光学系统组件、物镜后聚焦出射的光束在XY平面内扫描曝光，并根据路径设计调节控制位移台在Z方向上相对于层状聚焦光斑移动，形成蝶翅仿生结构色；
S5：采用无水乙醇清洗衬底，并除去衬底上表面剩余的光刻胶，得到固化的蝶翅仿生结构色结构。
2.根据权利要求1所述的蝶翅仿生结构色的制备方法，其特征在于，所述S3步骤中，通过调节入射激光的波长控制光刻胶中形成的纳米线层间距，通过调节入射激光的曝光功率和曝光时间控制光刻胶中形成的纳米线层数；
纳米线层间距d的计算公式如下：
d＝λ/2n
其中，λ表示入射激光的波长，n表示光刻胶的折射率。
3.根据权利要求1所述的蝶翅仿生结构色的制备方法，其特征在于，所述物镜出射的光束经衬底反射导致的驻波干涉效应形成层状聚焦光斑，所述层状聚焦光斑的截面为树状椭圆形结构，且其光强度空间分布满足如下公式：
I(r,z,d)＝|Ein(r,zin)+Ere(r,zre)|2
Ere＝[(n0-n1)/(n0+n1)]Ein
其中，Ein为入射光振幅，Ere为反射射光振幅，n0为光刻胶折射率，n1衬底折射率；r为沿光束传播方向垂直截面内的极坐标，z为沿光束传播方向距离光刻胶和衬底交界面的距离，角标in和re分别对应入射光和反射光；d为紧聚焦的激光光斑中心距离光刻胶和衬底交界面的距离值。
4.一种蝶翅仿生结构色的制备系统，其特征在于，包括激光器、二维扫描振镜组件、光学系统组件、光刻物镜、光刻胶、衬底、位移台，以及用于控制位移台和二维扫描振镜组件的上位机；其中：所述衬底设置在所述位移台上，且所述光刻胶设置在所述衬底上方；所述二维扫描振镜组件和位移台分别与上位机连接，所述上位机控制二维扫描振镜组件中反射镜的摆动并结合光学系统组件使出射光束在XY平面内扫描移动，所述上位机控制位移台的位移；
所述激光器输出的激光信号依次经过二维扫描振镜组件、光学系统组件后，出射的激光信号在XY平面内高速扫描移动；出射的激光光束经所述光刻物镜聚焦到所述光刻胶与衬底的交界面，且聚焦的激光光束在衬底的反射作用下，在所述光刻胶中形成多层的层状聚焦光斑；所述上位机控制位移台相对于层状聚焦光斑移动，使所述光刻胶中形成蝶翅仿生结构色的微纳结构。
5.根据权利要求4所述的蝶翅仿生结构色的制备系统，其特征在于，所述激光器出射的激光束为连续激光或脉冲激光；其中，当所述激光束为脉冲激光时，其脉冲宽度为从纳秒到飞秒范围，重复频率为1Hz-100MHz，波长调节范围为157nm-1560nm。
6.根据权利要求5所述的蝶翅仿生结构色的制备系统，其特征在于，所述激光束的偏振态为线偏振、圆偏振或椭圆偏振。
7.根据权利要求4所述的蝶翅仿生结构色的制备系统，其特征在于，所述衬底采用可反光材质的基片。
8.根据权利要求4所述的蝶翅仿生结构色的制备系统，其特征在于，所述上位机控制二维扫描振镜组件、位移台实现激光束焦点在光刻胶中的移动和定位，其中，激光束焦点在X、Y和Z方向上的移动范围分别为1nm-100nm。
9.根据权利要求4所述的蝶翅仿生结构色的制备系统，其特征在于，所述光刻物镜采用干燥物镜、水浸物镜或油浸物镜中的一种。
10.根据权利要求4所述的蝶翅仿生结构色的制备系统，其特征在于，所述光刻胶采用可发生光聚合反应的有机或无机材料、可发生光分解反应的有机或无机材料、含有可发生光交联反应分子的有机或无机材料、含有可发生光异构化反应分子的有机或无机材料中的一种。
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