飞秒激光刻写.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109641318A(43)申请公布日2019.04.16(21)申请号201780053696.6(74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限(22)申请日2017.09.03公司11245代理人赵志刚赵蓉民(30)优先权数据62/382,7882016.09.02US(51)Int.Cl.62/463,8992017.02.27USB23K26/00(2014.01)B23K26/08(2014.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日B23K26/064(2014.01)2019.03.01B23K26/359(2014.01)(86)PCT国际申请的申请数据B23K26/0622(2014.01)PCT/IL2017/0509822017.09.03(87)PCT国际申请的公布数据WO2018/042441EN2018.03.08(71)申请人塞浦路斯科技大学地址塞浦路斯,利马索尔(72)发明人K·卡利权利要求书2页说明书16页附图18页(54)发明名称飞秒激光刻写(57)摘要本发明涉及一种用于使用飞秒脉冲激光器在衬底的表面内部或上刻写周期性图案的新颖方法和系统。所述方法包括以下步骤：(a)接收多条飞秒激光脉冲光束，每条光束在某个工作波长下具有某个脉冲持续时间、通量、焦点大小、轮廓和能量；(b)控制所述多条激光脉冲光束的所述脉冲持续时间、通量、焦点大小、焦点形状、轮廓和能量中的至少一个；(c)将所述多条激光脉冲光束引导到具有光轴的衬底的某个区域上以便由此在每条光束与所述某个区域之间的相互作用点处选择性地诱导局部折射率变化、微孔和应力调制区域中的至少一种；(d)可控制地使所述衬底沿着其光轴位移以沿着所述光轴在第一刻写平面上产生所述周期性图案；以及(e)跨所述衬底产生至少在两个维度上具有受控折射率轮廓的间隔开的平面。CN109641318ACN109641318A权利要求书1/2页1.一种用于刻写周期性图案的方法，其包括以下步骤：(a)接收多条飞秒激光脉冲光束，每条光束在某个工作波长下具有某个脉冲持续时间、通量、焦点大小、轮廓和能量；(b)控制所述多条激光脉冲光束的所述脉冲持续时间、通量、焦点大小、焦点形状、轮廓和能量中的至少一个；(c)将所述多条激光脉冲光束引导到具有光轴的衬底的某个区域上以便由此在每条光束与所述某个区域之间的相互作用点处选择性地诱导局部折射率变化、微孔和应力调制区域中的至少一种；(d)能够控制地使所述衬底沿着其光轴位移以沿着所述光轴在第一刻写平面上产生所述周期性图案；以及(e)跨所述衬底产生至少在两个维度上具有受控折射率轮廓的间隔开的平面。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制所述激光脉冲光束包括以下中的至少一个：在空间上调制所述激光脉冲光束；垂直于所述光轴跨所述衬底横向地扫描所述激光束；以及在所述衬底中的两种不同材料之间的边界处产生局部折射率变化、微孔和应力诱导区域中的至少一种。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述在空间上调制所述激光脉冲光束包括以下中的至少一个：通过使用光学布置缩放所述光束；以及通过使用空间光束整形器对所述光束进行整形。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述扫描在同一区域上重复以便由此控制折射率变化的水平。5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其包括辐照所述某个区域，其中所述辐照以受控的刻写速度执行。6.根据权利要求5所述的方法，其包括针对每个刻写平面独立地改变所述刻写速度以便由此修改所述折射率轮廓和/或产生光栅轮廓和/或产生较高阶光栅。7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中所述刻写平面包括嵌入所述衬底内部的平面。8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其进一步包括能够控制地使所述衬底跨其光轴位移以在与所述第一刻写平面间隔开的另一刻写平面上产生所述周期性图案，其中所述步骤(a)到(e)以某个周期重复，其中每个光栅平面是单独产生的以便由此产生光栅结构。9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中所述能够控制地使所述衬底跨其光轴位移包括以线性或非线性增量控制间隔开的平面之间的线间隔。10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其中所述控制所述脉冲持续时间和能量包括针对每个平面跨所述衬底单独地控制所述周期性图案的宽度、深度和长度中的至少一个以便由此控制3D折射率轮廓的形状。11.根据权利要求10所述的方法，其包括产生深度和宽度不对称的平面以产生局部双折射。12.根据权利要求2到11中任一项所述的方法，其中所述在空间上调制所述激光脉冲光束包括使用空间光调制器、具有可变焦点的光学布置以及聚焦透镜布置中的至少一种。2CN109641318A权利要求书2/2页13.根据权利要求1到12中任一项所述