CN1603888A - 飞秒激光相干技术传输周期微结构的方法 - Google Patents
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Abstract
一种飞秒激光干涉技术传输周期微结构的方法。首先采用衍射光栅将一束飞秒激光分成两束或两束以上，通过一个共焦成像系统使之相干。其次，将一镀有金属薄膜的透明基体与一接受基体叠放在一起，最后，利用相干的飞秒激光脉冲辐照透明基体上的金属薄膜，激光瞬间加热作用产生的压力驱动辐照区的金属薄膜蒸发到与其接触的接受基体上，蒸发的金属迅速重新固化从而沉积到接受基体上，从而在接受基体上得到由相干飞秒激光脉冲传输的周期微结构。
Description
技术领域
本发明涉及利用飞秒激光传输周期微结构的方法。特别是一种飞秒激光干涉技术传输周期微结构的方法。
背景技术
飞秒激光脉冲能在极短的时域，以极高的峰值功率与材料相互作用，可以极快地在激光照射部位注入能量，即使是热扩散较快的金属材料也能提高加工精度。而且，通过多光子吸收，还能处理非线性吸收禁带宽的材料。飞秒激光超微细加工是当今世界激光、光电子行业中的一个极为引人注目的前沿研究方向。
由于飞秒激光在整个脉冲宽度内都具有极好的相干性，因而当从同一光束分出的两束或两束以上的光束实现时间与空间上的相互叠加时，将会产生周期调制的电磁场，将此周期调制的电磁场传输到材料上，将会诱导出相关的微结构，例如周期线、阵列孔等。通过调整各相干光束之间的夹角，可以实现不同周期与尺度的周期线、阵列孔等的制备。
另外，聚焦条件下的飞秒脉冲激光具有极高的功率密度，瞬间即能达到金属材料的破坏阈值，因而激光瞬间加热作用产生的压力可以驱动辐照区的金属薄膜蒸发到与其接触的接受基体上，蒸发的金属迅速重新固化从而沉积到接受基体上，如果利用相干的飞秒激光辐照金属薄膜，则会将周期的微结构传输到接受基体上。
本发明利用飞秒激光相干技术，提供一种方法，可将周期微结构传输或沉积到预定的基体材料上。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用飞秒激光相干技术传输微结构的方法，该发明方法可在一预定材料上沉积周期微结构。
本发明的技术解决方案如下：
一种利用飞秒激光干涉技术传输周期微结构的方法。其特征在于该方法包括下列步骤：
①首先采用衍射光栅将一束飞秒激光分成两束或两束以上，通过一个共焦成像系统使之相干；
②将一镀有金属薄膜，或半导体薄膜的透明基体与一接受基体叠放在一起；
③利用相干的飞秒激光脉冲辐照透明基体上的金属薄膜，激光瞬间加热产生的压力驱动辐照区的金属薄膜蒸发到与其接触的接受基体上，蒸发的金属迅速沉积到接受基体上重新固化，从而在接受基体上形成周期微结构。
所述的飞秒激光的参数为：脉宽50～500fs，波长400～1000nm，脉冲频率1～1000Hz；
在所述的透明基体上的金属薄膜镀为金、银、铜、铝薄膜，接受基体材料不限。
上述具体做法的第一点，选用衍射光栅的原因是：衍射光栅可以将一束激光分成若干束，并且能够实现等强度分光。共焦成像系统可以将由衍射光栅分成的若干束光准直并聚焦，从而获得较大的相干区域。
上述具体做法的第二点，在透明基体上沉积金属薄膜或半导体薄膜是因为金属以及半导体的阵列微结构在微电子、光子学以及信息技术等领域具有广泛的应用。
上述具体作法的第三点，利用相干光场诱导材料能够产生调制的微结构。利用飞秒激光高峰值功率的特点，可以将调制的周期微结构传输到预定的材料上。
本发明方法具有下列优点：
(1)可以一次性传输阵列线，阵列点以及阵列网格等周期微结构；
(2)通过调整各干涉光束之间的夹角，可以实现不同周期结构的传输。
(3)可以大气条件下传输，也可以在真空条件下传输。
附图说明：
图1为本发明传输光路示意图。
图2为利用飞秒激光相干技术在石英玻璃上传输的周期微结构。
图2为利用飞秒激光相干技术在硅片上传输的周期微结构。
具体实施方式：
用以下实施例对本发明飞秒激光干涉技术传输周期微结构的方法作进一步说明，以便于对本发明内容及其优点的理解。
实施例1
在石英基体上蒸镀一层厚200nm的铝薄膜，将铝膜一面与另一石英玻璃接触。将重复频率1kHz，波长800nm，脉宽150fs，功率200mW的飞秒激光由衍射光栅等分为五束，通过共焦成像系统使之聚焦到铝膜上，辐照10s，则将周期微结构传输到接受石英基体上，见图2。
实施例2
在石英基体上蒸镀一层厚100nm的银薄膜，将银膜一面与一硅片接触。将重复频率1kHz，波长800nm，脉宽120fs，功率100mW的飞秒激光由衍射光栅等分为五束，通过共焦成像系统使之聚焦到银膜上，辐照15s，则将周期微结构传输到硅片上，参见图3。
实施例3
在石英基体上蒸镀一层厚300nm的铜薄膜，将铜膜另一石英玻璃接触。将重复频率1kHz，波长800nm，脉宽150fs，功率200mW的飞秒激光由衍射光栅等分为四束，通过共焦成像系统使之聚焦到铜膜上，辐照10s，则将周期微结构传输到接受石英基体上。
Claims (3)
1、一种飞秒激光干涉技术传输周期微结构的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
①首先采用衍射光栅将一束飞秒激光分成两束或两束以上，通过一个共焦成像系统使之相干；
②将一镀有金属薄膜或半导体薄膜的透明基体与一接受基体叠放在一起；
③利用相干的飞秒激光脉冲辐照在透明基体上的金属薄膜，激光瞬间加热产生的压力驱动辐照区的金属薄膜蒸发到与其接触的接受基体上，蒸发的金属迅速沉积到接受基体上并重新固化，从而在接受基体上形成周期微结构。
2、根据权利要求1所述的飞秒激光干涉技术传输周期微结构的方法，其特征在于所述的飞秒激光的参数为：脉宽50～500fs，波长400～1000nm，脉冲频率1～1000Hz；
3、根据权利要求1所述的飞秒激光干涉技术传输周期微结构的方法，其特征在于所述的透明基体上的金属薄膜镀为金、银、铜、铝金属薄膜。
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