1.一种基于紫外灰阶光刻制备光波导球形凹面镜的方法,其特征在于:主要通过能生成掩模图形的光刻机,并利用紫外曝光方法制备光波导球形凹面镜,所述掩模图形带有灰阶分布的半圆形掩模部分,所述灰阶分布是指为了使得半圆形掩模的不同区域所透射的光强不同而采用的图像灰度值沿半圆形掩模径向方向呈阶梯变化分布。
光刻机按照所述掩模图形进行曝光,在灰阶分布的半圆形掩模区域,其光强具有沿径向从圆心至边缘按函数递减的规律变化,在紫外光刻法制备光波导的工艺流程中,使芯层胶半圆形区域经灰阶分布的光强照射,再经显影后,生成球形凹面或凸面;然后仅对获得的球形凹面或凸面镀金属膜或介质高反射膜,最后旋涂包层胶,完成在光波导上制备球形凹面反射镜的工艺流程。
2.根据权利要求1所述基于紫外灰阶光刻制备光波导球形凹面镜的方法,其特征在于:所述掩模图形是由长条形和紧接的半圆形组成;掩模的长条形区域无灰阶分布,透过掩模的紫外光强各区域相同;半圆形区域具有灰阶分布,其半径大于长条形的宽度,透过掩模的紫外光强沿半圆形区域的径向按函数递减的规律进行调制。
3.根据权利要求2所述基于紫外灰阶光刻制备光波导球形凹面镜的方法,其特征在于:掩模的所述长条形区域完全不透光或者完全透光。
4.根据权利要求2所述基于紫外灰阶光刻制备光波导球形凹面镜的方法,其特征在于:当采用芯层正性胶制备光波导球形凹面结构时,当紫外光照射掩模时,在长条形区域,使芯层胶得到充分照射,显影后去除经紫外光照射的芯层胶,留下未被照射的芯层胶,形成光波导芯层;在半圆形区域,按照紫外光强的灰阶分布规律,部分区域的芯层胶只有上半部分得到充分照射,所获得的芯层胶厚度沿半圆形区域的径向由圆心至边缘按函数递增的规律变化,显影后仅留下未被充分照射的芯层胶下半部分,使掩模半圆形区域对应的芯层形成凹面;
然后仅对获得的球形凹面镀金属膜或介质高反射膜,再旋涂包层胶,完成在光波导上制备球形凹面反射镜的工艺流程。
5.根据权利要求2所述基于紫外灰阶光刻制备光波导球形凹面镜的方法,其特征在于:当采用芯层负性胶制备光波导球形凹面结构时,当紫外光照射掩模时,在长条形区域,使芯层胶得到充分照射,显影后去除未经紫外光照射的芯层胶,留下被照射的芯层胶,形成光波导芯层;在半圆形区域,按照紫外光强的灰阶分布规律,部分区域的芯层胶只有上半部分得到充分照射,所获得的芯层胶厚度沿半圆形区域的径向按函数递减的规律分布,显影后仅留下被充分照射的芯层胶上半部分,使掩模半圆形区域对应的芯层形成凸面,凸面反向在芯层中也形成凹面;然后仅对获得的球形凸面镀金属膜或介质高反射膜,再旋涂包层胶,完成在光波导上制备球形凹面反射镜的工艺流程。
6.根据权利要求1所述基于紫外灰阶光刻制备光波导球形凹面镜的方法,其特征在于:掩模的半圆形区域的对应的光强灰阶函数控制流程如下:
在相同光刻时间下,根据所制备的球形凹面区域各点的刻蚀深度,确定各点光刻所需的紫外光强,从而确定掩模的圆形区域的灰阶分布函数,由于球形凹面具有圆对称性,其掩模的圆形区域的灰阶分布具有从圆心向径向边缘灰度值递减的分布规则。