[发明专利]一种二维亚微米蝶形金属微结构的飞秒激光直写制备方法

摘要

本发明公开了一种二维亚微米蝶形金属微结构的飞秒激光直写制备方法，技术方案包括以下步骤：第一步，金属靶样品材料的抛光和安装；第二步，可变延迟时间的线偏振和角向偏振双脉冲飞秒激光的获取；第三步，双脉冲飞秒激光的点聚焦；第四步，金属靶样品材料位置的调节；第五步，物镜焦点位置的确定；第六步，金属靶样品材料表面的调整；第七步，二维亚微米蝶形金属微结构的制备；本发明通过巧妙利用微纳米加工平台的分光方法形成两个同色共线传输、时间延迟可调的线偏振和角向偏振飞秒激光脉冲，采用物镜点聚焦方式，方便快速地在金属表面直写制备出条纹方向弯曲的二维亚微米蝶形金属微结构。

主权项

1.一种二维亚微米蝶形金属微结构的飞秒激光直写制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，金属靶样品材料的抛光和安装利用砂纸将金属靶样品材料表面进行机械抛光处理后，在酒精中超声清洗得到洁净处理的金属靶样品材料，将金属靶样品材料安装在三维移动精密平台（20）的载物架上，可通过计算机控制三维移动精密平台使金属靶样品材料在空间三维方向上精密移动；第二步，可变延迟时间的线偏振和角向偏振双脉冲飞秒激光的获取通过基于迈克尔逊干涉系统搭建的微纳米加工平台，将飞秒激光透过径向偏振转换器产生角向偏振飞秒激光，最终生成具有皮秒时间延迟的线偏振飞秒激光和角向偏振飞秒激光，并使两者在空间上共线传输，构成可变延迟时间的线偏振和角向偏振的双脉冲飞秒激光；所述的基于迈克尔逊干涉系统搭建的微纳米加工平台包括飞秒激光器（1）、半透半反透镜（3）、用于改变激光传播方向的反射镜（4、5、6、9、10、12、15）、半波片（7）、合束片（13）、径向偏振转换器（14）、一维精密移动平移台（11）、衰减片（8）和ccd光谱仪（17），飞秒激光器（1）输出的每一个飞秒激光脉冲通过半透半反透镜（3）转化为两个具有皮秒时间延迟的同色双脉冲飞秒激光，其中一个分光路通过半波片（7），使该光路中的偏振方向由水平方向偏振转化为竖直方向偏振，再通过径向偏振转换器（14）来实现角向偏振飞秒激光的输出，两个分光路中的多个反射镜可以改变光的传播方向，通过调节反射镜，保障线偏振飞秒激光和角向偏振飞秒激光空间上的共线输出，并最终在合束片（13）处汇合，实现线偏振飞秒激光和角向偏振飞秒激光的共线传输；通过移动一维微纳米平移台（11）来控制反射镜位置，来改变双脉冲飞秒激光在光路中的有效光程，进而能够改变双光束之间的时间延迟；两分光路的不同功率配比通过调整衰减片（8）来实现；第三步，双脉冲飞秒激光的点聚焦将第二步获得的在空间上共线传输的线偏振和角向偏振的双脉冲飞秒激光通过同一物镜（18）聚焦，垂直照射在金属靶样品材料表面；第四步，金属靶样品材料位置的调节通过计算机控制三维移动精密平台，调节载物架上的金属靶样品材料的相对位置，使金属靶样品材料的表面在平移过程中能够始终与线偏振飞秒激光的偏振方向保持平行；第五步，物镜焦点位置的确定通过计算机控制三维移动精密平台平移的过程中，双脉冲飞秒激光在样品表面不同位置处聚焦，相继形成多处烧蚀孔，根据烧蚀孔直径尺寸的大小进而确定双脉冲飞秒激光的聚焦焦点位置；第六步，金属靶样品材料表面的调整通过计算机调节三维移动精密平台，沿着逆光束传播方向平移金属靶样品材料，调整激光焦点和金属靶样品材料的相对位置，使物镜的焦点位置顺着光束传播方向在金属靶样品材料表面前方200微米处；第七步，二维亚微米蝶形金属微结构的制备在保证线偏振和角向偏振双脉冲飞秒激光共线传输，双光束均能经过物镜聚焦照射到样品表面的情况下，首先控制三维移动精密平台，从而控制金属靶样品材料表面与焦点之间的距离，同时通过控制双脉冲飞秒激光的脉冲数目、功率和激光的偏振态，便可在金属靶样品材料表面制备出二维亚微米蝶形金属微结构。