纳秒激光刻蚀亚波长周期性条纹的方法

摘要

本发明提供了纳秒激光刻蚀亚波长周期性条纹结构的方法，刻蚀试样为采用溶胶-凝胶法镀制了氧化硅薄膜的光学玻璃；氧化硅溶胶采用碱催化方法所获得，采用提拉镀膜法在光学玻璃表面沉积薄膜；采用纳秒激光刻蚀经过镀制了氧化硅薄膜的光学玻璃的样品，可以在光学玻璃表面得到亚波长周期性条纹结构。本发明扩展了纳秒激光在纳米显微加工领域的应用，得到的亚波长条纹周期可调，深度可控。

主权项

纳秒激光刻蚀亚波长周期性条纹的方法，其特征在于：其纳秒激光刻蚀采用溶胶‑凝胶法沉积了氧化硅薄膜的光学玻璃，所述的纳秒激光刻蚀是采用波长1064nm，脉宽12ns的ND：YAG激光器在多个能量密度水平下进行刻蚀，激光入射角为0度，激光脉冲辐照次数为1次，溶胶‑凝胶法是在光学玻璃表面沉积氧化硅薄膜，以正硅酸四乙酯为前驱体，采用氨水碱催化获得氧化硅溶胶，采用提拉镀膜法在光学玻璃表面沉积薄膜，包含以下步骤：1）碱催化法配置氧化硅溶胶：将正硅酸四乙酯、去离子水、氨水及无水乙醇，按摩尔比TEOS∶H₂O∶NH₃∶C₂H₅OH=1.0∶2.0∶R∶37配制混合液，R=0.1~1.0；将各试剂混合后密封，在60℃下搅拌使其充分混合；10~30℃温度下陈化3天以上后形成具有乳光特性的硅溶胶，倒入烧瓶并在80℃下回流除氨；对所配置溶胶进行抽滤，所用滤膜微孔孔径为0.8μm；2）对步骤1）所得溶胶进行镀膜、热处理：利用步骤1）所配置溶胶，采用浸渍提拉法镀膜，镀膜环境温度20～25℃、相对湿度低于60%，将清洗过的光学玻璃片置入配置好的溶胶中停留60s，使溶胶与光学玻璃片表面充分接触，再以1.5 mm/s的速度平稳垂直均匀提拉光学玻璃片；热处理方案为：室温～100℃，升温速度2~5℃/min，100℃下保温30分钟；100～250℃，升温速度2~5℃/min；250℃下保温1个小时；250～450℃，升温速度2~5℃/min，450℃下保温半个小时；随后关闭马沸炉冷却至室温进行薄膜退火，薄膜在进行退火之前，马沸炉内事先放入一个装满氨水的烧杯，让薄膜在充满氨气的气氛中进行热处理。