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飞秒激光多光束干涉微纳加工系统
来源: | 作者:huaraylaser | 发布时间 :2020-09-01 | 257 次浏览: | 分享到:

系统原理

沿水平方向偏振的线偏振激光以一定角度入射到空间光调制器上,通过给空间光调制器附加合适的相位图,可以对飞秒激光的空间相位进行调制,从而实现多光束干涉,形成的干涉图样可以用CCD相机观察。考虑到所用的空间光调制器是反射式工作的,且空间点阵结构距离调制器面板比较近,采用一个4f系统将空间点阵引出,再通过显微物镜将点阵聚焦到样品表面。双面抛光的单晶硅样品被放置在能够沿着平行或垂直于激光传播轴的方向移动的三维精密位移控制平台。激光脉冲在样品上的曝光时间由电快门控制,脉冲能量可通过半波片和格兰棱镜调节。

研究现状

材料表面的周期性微纳结构,能够有效地改善材料光学、电学、结构力学等物理特性,由于其小尺度和形貌特征,在微纳光学、微纳电子学、微纳生物学等领域有很多特殊性质,得到了广泛应用。激光干涉光刻具有工艺简单、成本低廉、无需掩模板、效率高、加工面积大等优点,目前已广泛地应用于二维及三维纳米周期结构的制备。利用双光束干涉形成的周期性条纹结构可以在多种材料中实现光栅的制备;多光束干涉可以形成均匀分布的二维或三维光学点阵,这在光子晶体的制作领域已经得到了广泛的应用。例如,贾鑫研究组利用飞秒激光三光束干涉技术,在ZnO晶体表面制备了3种不同类型的微纳复合周期结构;程光华研究组利用空间光调制器实现飞秒激光多光束干涉得到均匀分布的硅表面微结构。

潜在应用

(1)在半导体技术、激光技术、微纳加工技术、材料科学、光学、化学和计算机科学等领域有重要意义;

(2)可以广泛应用在光子晶体、高密度光存储、生物传感及新型半导体器件加工等方面;

(3)干涉光刻的方法最大的潜力是高效率、大范围的制备周期结构,若与传统的光刻方法进行结合,有非常大的应用前景;

(4)利用空间光调制器形成飞秒激光多光束干涉,通过调制激光光场分布来实现对微结构分布特征的控制,为高灵敏度的硅基红外探测器的制作提供了一种新方法。