一种基于空间整形的减反微纳结构阵列的制作方法

本发明涉及一种减反微纳结构阵列，尤其涉及一种高精度光谱带宽减反微纳结构阵列。

背景技术：

目前减反微纳结构主要采用纳米压印、离子束刻蚀、激光诱导周期性结构、光刻法、化学沉积法、溶胶凝胶法、激光直写等方法进行，所涉及的减反微纳结构形状可以大致分为纳米柱、微米级乳突结构、光栅结构、亚波长周期性条纹、阵列微群孔(深度个微米级)、阵列矩形孔(深度个微米级)等，使其减反特性(减反透过率、光谱带宽、入射角等特性)受到局限。

减反微纳结构直观上来讲，可以近似的等效介质理论来解释，因为表面加工微纳结构后，一部分表面物质被去除，并被空气填充，所以微纳结构表面的等效折射率可以看做是空气和衬底材料的平均折射率，介于空气与衬底之间，微结构作为中间层便起到了减反作用。

如图1所示，微纳结构间的间距直接决定光谱通过率的光谱带宽。但是传统的微纳结构阵列的微群孔部分(即三条等边p所包围的面积)并没有按照理论p值来分布，即明显＞p值，这就降低了光谱带宽的选择精度。

技术实现要素：

本发明目的是解决现有微纳结构阵列的微群孔阴影部分没有按照理论p值来分布导致的光谱带宽精度低的技术问题，提出了一种基于空间整形的减反微纳结构阵列，其具有高精度光谱带宽。

本发明的技术解决方案是：

第一种基于空间整形的减反微纳结构阵列，包括多个阵列排布的减反微纳结构，其特殊之处是：所述减反微纳结构的表面形状为等边三角形；阵列中相邻等边三角形的水平间距和垂直间距均为p，所述p根据减反增透的波长具体确定。

上述等边三角形的边长优选＜10um。

上述减反微纳结构的深宽比优选≥10:1。

第二种基于空间整形的减反微纳结构阵列，包括多个阵列排布的减反微纳结构，其特殊之处是：所述减反微纳结构的表面形状为等腰梯形；阵列中相邻等腰梯形的水平间距和垂直间距均为p，所述p根据减反增透的波长具体确定。

上述等腰梯形的上边长优选＜5um,下边长优选＜10um。

上述减反微纳结构的深宽比≥10:1。

本发明的优点：

1.本发明提高了光谱带宽的选择精度。本发明提出的两类减反微纳结构阵列从各个方向均是按照理论p值来分布，因此提高了光谱带宽的选择精度。

2.本发明提出了基于两类空间整形的减反微纳结构阵列(三角形、梯形)，丰富了减反增透结构，能更好满足减反特性(减反透过率、光谱带宽、入射角等特性)的需求，设计优化的选择性更大，也拓宽了边界条件。

附图说明

图1是传统的微纳结构阵列的微群孔分布示意图；

图2是本发明第一种减反微纳结构阵列的微群孔分布示意图；

图3是图2中微群孔的水平间距和垂直间距示意图；

图4是本发明第而种减反微纳结构阵列的微群孔分布示意图；

图5是图4中微群孔的水平间距和垂直间距示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种基于空间整形的减反微纳结构，针对实际加工能力有限所导致的设计仿真结构有限的问题，基于抗激光损伤阈值的空间整形器件(slm)实现了两种减反微纳结构的设计布局。具体如下：

第一种减反微纳结构阵列，每个单元的表面为等边三角形，其边长＜5um,深宽比≥10:1，其周期p根据减反增透的波长具体确定。具体如图2和图3所示。

第二种减反微纳结构阵列，每个单元的表面为等腰梯形，其上边长＜4um,下边长＜8um，深宽比≥10:1，其周期p根据减反增透的波长具体确定。具体如图4和图5所示。

本发明原理：

随着各种空间整形器件(高激光损伤阈值slm、doe等)的抗激光损伤阈值的能力越来越高，使其应用于超快激光尤其是飞秒激光实际加工成为可能，其中空间光调制器基于衍射具有多变灵活的空间整形能力从而大大丰富了激光加工的能力，例如其可以将激光光斑整形为三角形、梯形、五边形、甚至多边形等等，这些均使得新型的减反微纳结构设计成为可能，本发明提出了基于空间整形的新型减反增透微纳结构，从而大大丰富了减反增透结构，拓宽了其应用属性。

技术特征：

1.一种基于空间整形的减反微纳结构阵列，包括多个阵列排布的减反微纳结构，其特征在于：

所述减反微纳结构的表面形状为等边三角形；

阵列中相邻等边三角形的水平间距和垂直间距均为p，所述p根据减反增透的波长具体确定。

2.根据权利要求1所述的基于空间整形的减反微纳结构阵列，其特征在于：

所述等边三角形的边长＜10um。

3.根据权利要求1或2所述的基于空间整形的减反微纳结构阵列，其特征在于：

所述减反微纳结构的深宽比≥10:1。

4.一种基于空间整形的减反微纳结构阵列，包括多个阵列排布的减反微纳结构，其特征在于：

所述减反微纳结构的表面形状为等腰梯形；

阵列中相邻等腰梯形的水平间距和垂直间距均为p，所述p根据减反增透的波长具体确定。

5.根据权利要求4所述的基于空间整形的减反微纳结构阵列，其特征在于：

所述等腰梯形的上边长＜5um,下边长＜10um。

6.根据权利要求4或5所述的基于空间整形的减反微纳结构阵列，其特征在于：

所述减反微纳结构的深宽比≥10:1。

技术总结
本发明涉及一种基于空间整形的减反微纳结构阵列，包括多个阵列排布的减反微纳结构，其表面形状为等边三角形或等腰梯形；阵列中相邻等边三角形的水平间距和垂直间距均为P；或者，阵列中相邻等腰梯形的水平间距和垂直间距均为P；P根据减反增透的波长具体确定。本发明解决了现有微纳结构阵列的微群孔阴影部分没有按照理论P值来分布导致的光谱带宽精度低的技术问题，其两类减反微纳结构阵列从各个方向均是按照理论P值来分布，因此提高了光谱带宽的选择精度，能更好满足减反透过率、光谱带宽、入射角等特性的需求。

技术研发人员：李明;李珣;刘红军
受保护的技术使用者：中国科学院西安光学精密机械研究所
技术研发日：2019.12.29
技术公布日：2020.05.08