基于自清洁表面结构制造的六光束干涉系统的制作方法
【专利摘要】一种基于基于自清洁表面结构制造的六光束干涉系统，实现结构简单，可靠性高，受外界环境和噪声影响小的一体式系统。装置大体可分为分光模块、角度调节模块、等厚相干模块三部分。其特征是激光进入装置系统内部后，在半反半透镜的作用下分成三束能量相同的激光束，三束激光射到全反镜上，通过全反镜的角度调节，使得三束激光以相同的入射角度分别射到高度相同，大小相等的楔形板上，三个楔形板组成正三角形，每个楔形板上表面均镀有半反半透膜，下表面均镀有全反膜，在镀有膜的楔形板的作用下，三光束被分为了对称的、能量相同六光束，六光束可组成正六边形，在干涉焦点处汇聚，达到六光束干涉，当材料放置在干涉焦掉处便可行进六光束的干涉光刻，进行微纳级的材料加工。由于全部的器件制造在装置内，并使用分振幅干涉原理，可大大简化干涉系统，大大增加其精确度，可广泛应用于纳米级、甚至亚纳米级的加工。
【专利说明】基于自清洁表面结构制造的六光束干涉系统
【技术领域】
[0001]本发明专利是一种基于六光束干涉的简易系统，实现六光束系统的简化。本发明专利能够实现纳米级、甚至亚纳米级光干涉结构，可用在六光束干涉光路搭建以及三光束干涉光路搭建，还可用于六光束光刻产品研发效率的提高。
技术背景
[0002]目前，超微加工和超微操作已进入了纳米技术的新时代，人们对于微小尺寸材料物理化学性质要求已不再局限于微米、亚微米量级，而是达到了纳米、亚纳米量级。纳米制造是近年来新兴的【技术领域】，其核心技术是微纳米尺度下的可观测性和可操控性。由于微纳米操作得以实现一部分是以激光光刻系统系统为基础的，其光路搭建和调试的繁杂性给科研性工作带来了很大困难，同时也为科研产品的量产带来了很大问题。
[0003]目前应用最多的是利用多次分光、多次反射实现相干光束。这种方法使用繁琐，一旦光路搭建完成，通常在未达到所需效果之前是不可以变动的。使用透镜、反射镜较多，价格也比较贵。此前“一种干涉光刻多光束形成系统”已经取得了 2-5光束的光刻光路的改进，未达到六光束的改进。本发明专利是采用一体式固化系统，只需一束光从入光口进入，便可得到六光束干涉，大大缩减了光刻光路系统调试的繁杂性。
[0004]技术参考
[0005][I]张锦，激光干涉光刻技术，四川大学博士学位论文，2003.
[0006][2]任琳，基于多光束相干的激光干涉光刻技术研究，吉林大学硕士学位论文，2005.
[0007][3]钟先琼，胡晓飞，萝莉，候俊勇，向安平，激光原理与激光技术，1671-1742(2009)04-0422-05.
[0008][4]纪敬虎，符永宏，王祖权，华希俊,激光表面跨尺度织构化机械密封摩擦性能，1674-8530.2012.04.015.
[0009][5]王文绵，用于精密和超精密测长的激光干涉仪，航空精密制造技术，1995.
[0010][6]贾宏志,李育林,忽满利,光纤光栅的制造方法激光技术,2001.
[0011][7]冯伯儒,张绵，宗德蓉,蒋世嘉,制作光栅的相移掩模双光束干涉曝光方法,光电工程，2003.
[0012][8]姚汉民，周明宝，田宏，迈向21世纪的光刻技术，1999.
[0013][9]Optical and Interferometric Lithography-Nanotechnology Enablers,S.R.J.BRUECK, FELLOW, IEEE.
[0014][10]3D Micto-and Nanostructures via Interference Lithography, J1-HyunJang,Chaitanya K.Ullal,Martin Maldovan,Taras Gorishnyy,Steven Kooi,CheongYangKoh, and Edwin L.Thomas, DO1:10.1002/adfm.200700140.
[0015][ll]Large_area microlens arrays fabricated on flexible polycarbonatesheets via single-step laser interference ablat1n,Rui Guo,Dajun Yuan and SumanDas J.Micromech.Microeng.21 (2011) 015010.
[0016][12]Fabricat1n of high quality sub-micron Au gratings over large areaswith pulsed laser interference lithography for SPR sensors， Alexander Arr1la，Ainara Rodriguez, Noemi Perez, Txaber Tavera， Michael J， Withford, AlexanderFuerbach and Santiago M.0laizola,20120ptical Society of America.
[0017]发明专利内容
[0018]现有的微纳米级干涉光刻装置，理论上可以实现六光束光刻光路的设计，但系统相对复杂，造价昂贵，为了克服上述不足，本发明专利提供一种基于六光束干涉的简化模型。系统不仅结构简单，可靠性高，受外界环境和噪声影响小。
[0019]本发明专利的目的在于克服现有技术的不足，填充技术改进空白而提供一种基于六光束干涉的简化模型。
[0020]本发明专利可通过以下技术措施实现:
[0021]基于基于六光束干涉的简化装置，包括分光模块、角度调节、等厚相干模块。所述的分光模块包括分光镜数片，反射镜数片；角度调节包括处在同一高度的三块反射镜；等厚相干模块包括三块处在同一高度的楔形平板。
[0022]当一束激光从入光口进入装置，首先会经过两个半反半透镜分为三条几乎一样的光线
[0023]再经过三个处于同一高度的反射镜使光线以相同入射角入射到楔形平板同一高度，入射楔形板的每一束光线会在楔形板上下表面反射，形成相干光线，相干光线经过会聚后便可进行干涉。
[0024]本发明专利与现有技术相比具有以下优点:大大缩减了六光束光刻光路搭建的复杂性，系统结构简单，可靠性高，受外界环境和噪声影响小。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
[0026]图1为基于六光束干涉的简化装置整体形貌示意图；
[0027]图2为装置内部结构分光的示意图(整体装置)；
[0028]图3为装置内部结构分光的示意图(上部光路部分)
[0029]图4为装置内部结构分光的示意图(下部等厚干涉部分，三个干涉板中的一个)
[0030]图5为本装置matlab模拟仿真二维干涉图样。
[0031]图6为本装置matlab模拟仿真三维干涉图样。
[0032]具体结构说明
[0033]图中1、入射光线；2、进光口 ；3、装置外壳；4、出射光线；5、干涉焦点；6、可移动干涉平台；7、内部透视；8、半反半透镜；9、全反镜；10、全反镜；11、半反半透镜；12、全反镜；13、全反镜；14、半反半透膜(镀在楔形板上表面)；15、光学玻璃楔形板；16、装置外壳；17、全反膜(镀在楔形板下表面)。
[0034]8、9、10、11、12、13、14、15、16、17 都属于装置(7)内部。
【具体实施方式】
[0035]在图中，分光模块(一)包括⑴进光口、⑶(11)半反半透镜；角度调节(二)包括(9) (10) (13)反射镜；等厚相干模块(三)包括楔形平板(15)。
[0036]在装置使用前，先使用小功率激光器找到装置干涉焦点(5)，调节装置与干涉台及其他部件的位置。选择所需激光能量，使入射光线(I)从进光口(2)进入装置，从而得到出射光线(4)，在干涉焦点(5)处形成六光束干涉，干涉图样如图5、图6所示。
[0037]在装置(7)内部，入射光线(I)从进光口(2)进入装置后，首先在半反半透镜(8)和半反半透镜(11)的作用下，激光被分为能量均等的三束光，三束光分别射向已经调整好角度的全反镜(10)、(12)、(13)上，在全反镜(10)、(12)、(13)的作用下，使得三束光以相同的角度射向高度相同，大小厚度均相同的楔形板(15)上，楔形板分别位于装置的三个面上，三个楔形板形成正三角行，楔形板以具有高激光损伤阈值的光学玻璃为材料，并且光学玻璃具有极好的反射和投射能力，是极佳的装置楔形板材料选择，光入射到楔形板表面时，由于楔形板上表面镀有半反半透膜(14)，使得入射到楔形板的光束透射和折射为能量相同的两束光，透射到楔形板的光到达楔形板的下表面，由于楔形板的下表面镀有全反膜(17)，使得透射光在楔形板下表面全部反射到楔形板的上表面(14)，在楔形板的上表面出发生折射并透射出去，在楔形板上反射和透射的两束光最终在干涉焦点(5)处发生干涉。
[0038]每个楔形板可以形成两束空间角相同，位相角不通的两束光干涉，正三角形位置的三块楔形板可以形成对称的六光束干涉，将需要进行加工的材料放置在可移动干涉平台
(6)上，并调节干涉焦点(5)与可移动干涉平台￠)的相对位置，使六光束的干涉焦掉(5)恰巧在可移动干涉平台(6)汇聚，从而进行六光束干涉光刻，进行材料的加工制造。
[0039]所制造的结构具有仿荷叶的自清洁结构及疏水能力，可以达到自清洁效果。
【权利要求】
1.基于自清洁表面结构制造的六光束干涉系统，其特征是:系统包括装置外壳(3);半反半透镜(8、11);全反镜(9、10、12、13);镀半反半透膜(14);光学玻璃楔形板(15);镀全反膜(17);所述半反半透镜(8、11)和全反镜(9、10、12、13)固定在装置内部，并根据光路调整好角度固定，使得光通过全反镜(10、12、13)后可以以相同角度入射光进入光学玻璃楔形板(15),所述光学玻璃楔形板(15)需三个大小形状完全相同，并固定在正三棱柱外壳(3)的三个内表面相同高度处，所述使用的光学玻璃楔形板(15)上表面需镀半反半透膜(14)，下表面需镀全反膜(17)，所述装置内部器件固定位置需符合光路，使激光从进光口(2)进入后，出射光线(4)可在装置外形成干涉焦点(5)。
2.根据权利要求1所述的基于自清洁表面结构制造的六光束干涉系统，其特征是:分光模块(一)包括进光口(I)、半反半透镜(8、11);角度调节(二)包括全反镜(9、10、13)；等厚相干模块(三)包括光学玻璃楔形板(15);出射光线(4)需垂直入射进入装置，经过装置系统后射出，形成所需的六光束干涉；光学玻璃楔形板(15)上表面镀有半反半透膜(14)，下表面镀有全反膜(17)，使入射到光学玻璃楔形板(15)的激光产生反射光和透射光的分光，最终可以达到分振幅干涉；由于光学玻璃楔形板(15)具有相同材料，相同大小和高度，在角度调节模块中已经调节相同入射光角度进入到光学玻璃楔形板(15)，从而可使光学玻璃楔形板(15)的出射光线(4)聚焦到干涉焦点(5)。
3.根据权利要求1所述的基于自清洁表面结构制造的六光束干涉系统，其特征是:可以进行微纳米级六光束干涉光刻的材料制作，其制作的微纳米级材料具有仿荷叶的自清洁结构，和超疏水的微纳结构，从而可以使制造的材料达到自清洁的能力。
4.根据权利要求2所述的基于自清洁表面结构制造的六光束干涉系统，其特征是:入射光线分别经过，分光模块(一)包括进光口(I)、半反半透镜(8、11)，角度调节(二)包括全反镜(9、10、13)，等厚相干模块(三)包括光学玻璃楔形板(15)，出射光线(4)聚焦形成六光束干涉焦点(5)。
【文档编号】G02B27/10GK204143071SQ201420298305
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】张海鑫, 张鲁佳, 陈旭浪, 刘光泽, 王作斌 申请人:长春理工大学