申请/专利权人：北京理工大学

申请日：2020-06-19

公开（公告）日：2021-04-23

公开（公告）号：CN111679349B

主分类号：G02B3/00(20060101)

分类号：G02B3/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.23#授权;2020.10.20#实质审查的生效;2020.09.18#公开

摘要：本发明涉及一种空间整形激光加工数值孔径可变微透镜的方法，属于激光应用技术领域。该方法兼顾加工质量、加工效率、形貌可控性，能够实现同种材料上最大范围的控制微透镜数值孔径。该方法采取空间相位整形得到的贝塞尔光束实现对玻璃改性，利用贝塞尔光束的高深径比特性，实现对改性深度的控制，根据数值孔径要求的不同，实现不同深度的改性，单个微透镜定点激光改性，无平移台移动，使用氢氟酸溶液对改性后的样品进行刻蚀，刻蚀后得到高质量数值孔径可控的微透镜加工。这种方法可以兼顾微透镜加工质量、效率、形貌控制，满足微透镜应用中对数值孔径的不同要求。

主权项：1.空间整形激光辅助刻蚀加工数值孔径可变微透镜的方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、搭建空间整形加工光路、准直锥透镜和缩束系统，调平平移台；步骤二、利用光开光控制脉冲个数，利用衰减片调节激光加工能量，微调平移台，以确保在设定脉冲数和能量下，整形成的贝塞尔光束末端能够对材料改性；步骤三、利用步骤二整形后得到的贝塞尔光束，定点叩击多个脉冲，快速实现样品改性，即根据需要实现任意深度的改性，以达到对微透镜深度的精确控制；步骤四、改变氢氟酸刻蚀时间实现对微透镜直径的控制，在超声辅助下将步骤三得到的样品置于10％的氢氟酸溶液中刻蚀，在刻蚀完改性区域后，由于微透镜底部和样品表层同步刻蚀，后期刻蚀深度不变直径不断扩大，因此，刻蚀时间由直径决定；刻蚀后样品用超声清洗干净，保证无氢氟酸残留；步骤五、对步骤四得到的数值孔径可变微透镜结果进行表征，得到微透镜的深度和半径尺寸，随着贝塞尔加工深度的加深，刻蚀后的直径和深度不断增加；利用公式1计算得到微透镜的曲率半径，利用公式2计算得到微透镜的焦距，利用公式3计算得到微透镜的数值孔径；通过改变聚焦深度，实现对微透镜深宽比的控制，当深宽比为1:1时，在同种材料上微透镜数值孔径达到最大，通过控制微透镜的深宽比变化，实现数值孔径控制，控制范围为0-0.66，达到了单一材料数值孔径控制的最大限度；R＝h2+r22h1f＝Rsinθsin[n-n0θ]2NA＝rf3。

全文数据：

权利要求：

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