微阵列透镜制备系统及方法与流程

本发明涉及微阵列透镜，尤其涉及一种微阵列透镜制备系统及方法。

背景技术：

1、微阵列透镜是光通信、光信息存储装置、传感器、显示器等新一代光学系统中所需要的重要的组成要素，已广泛地应用于生活、工业、科研等各个领域。

2、目前，微阵列透镜制备方法多采用刻录好的模具进行整体浇注和模压成型。然而，模具浇注和模压成型的制备方法工序复杂，模具设计灵活性低、加工时间长、通用性弱且制造成本高。并且由传统方法制备得到的微阵列透镜不容易集成，存在色散和畸变的现象。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种微阵列透镜制备系统及方法，旨在提高微阵列透镜制备的灵活性，降低微阵列透镜制备成本的同时提高微阵列透镜的集成度，并有效消除微阵列透镜的色散和畸变现象。

2、第一方面，本申请实施例提供一种微阵列透镜制备系统，该系统包括：第一预设数量的基底材料；飞秒激光输出模块，用于输出准直的、能量可控的飞秒激光；第一反射镜，用于改变飞秒激光输出模块输出的飞秒激光光束的方向，使其通过聚焦模块聚焦在基底材料上，形成焦点；三维精密位移平台，用于固定基底材料，由控制模块分别控制基底材料的位置和运动轨迹；控制模块，与飞秒激光输出模块和三维精密位移平台连接，用于控制飞秒激光输出模块输出飞秒激光，以及控制三维精密位移平台的移动，实现焦点对基底材料的同时进行刻写，得到微阵列透镜。

3、在一实施例中，基底材料的数量大于等于2，微阵列透镜制备系统还包括：分束聚焦模块，分束聚焦模块，包括第一预设数量的分束器、第一预设数量的第二反射镜和第二预设数量的聚焦物镜；其中，第一预设数量比基底材料的数量小1，第二预设数量等于基底材料的数量；分束器，用于将第一反射镜反射的飞秒激光分成第一预设数量的光束，各束飞秒激光分别经过不同的第二反射镜和聚焦物镜后，对应分别聚焦在各第一预设数量基底材料上，形成多个横向并列分布的焦点；三维精密位移平台，用于固定基底材料，由控制模块分别控制各基底材料的位置和运动轨迹；控制模块，与飞秒激光输出模块和三维精密位移平台连接，用于控制飞秒激光输出模块输出飞秒激光，以及控制三维精密位移平台的移动，实现多个横向并列分布的焦点对各基底材料的同时进行刻写，得到多个微阵列透镜。

4、在一实施例中，至少两块基底材料包括石英、硅片、锗片、蓝宝石、金红石、氟化钙、氟化钡、氟化镁和硒化锌中的至少一种材料。

5、在一实施例中，飞秒激光输出模块包括光路中依次分布的飞秒激光光源、能量调节单元、光快门和光阑；飞秒激光光源在控制模块的控制下输出设定功率的飞秒激光；能量调节单元，用于接收飞秒激光并调整飞秒激光的功率；光快门与控制模块连接，用于控制飞秒激光光束的通断；光阑，用于调节飞秒激光光束的光斑直径大小，并对飞秒激光光束进行低通滤波，滤除飞秒激光传输过程中激发的高频成分。

6、在一实施例中，能量调节单元包括依次沿光路放置的半波片和格兰棱镜；半波片，能够旋转，用于控制飞秒激光光束的透射比例，以调节格兰棱镜输出的飞秒激光的能量；格兰棱镜，用于输出飞秒激光的能量。

7、在一实施例中，三维精密位移平台包括精密三维电控位移台和放置在精密三维电控位移台上的多个基底材料夹具；精密三维电控位移台与控制模块连接，由控制模块进行控制和移动。

8、在一实施例中，多个基底材料夹具为基底材料数量的两倍，其中，两个基底材料夹具为一组，用于固定一块基底材料。

9、在一实施例中，控制模块用于调节飞秒激光输出模块的激光功率和重复频率参数。

10、在一实施例中，控制模块用于调节飞秒激光光源的泵浦功率以实现调节飞秒激光输出模块的激光输出功率和重复频率。

11、本申请实施例第二方面提供一种微阵列透镜制备方法，应用于如上第一方面的微阵列透镜制备系统，该方法包括：在控制模块中输入第一控制指令，以控制飞秒激光输出模块输出准直的、能量可控的飞秒激光，以及控制飞秒激光光束依次经过第一反射镜和聚焦模块后形成焦点；在控制模块中输入第二控制指令，以控制三维精密位移平台的移动，实现控制固定在三维精密位移台上的基底材料的位置和运动轨迹，以使焦点聚焦在基底材料上，对基底材料的进行刻写，得到微阵列透镜。

12、本申请实施例提供的微阵列透镜制备系统，包括：基底材料；飞秒激光输出模块，用于输出准直的、能量可控的飞秒激光；第一反射镜，用于改变飞秒激光输出模块输出的飞秒激光光束的方向，使其聚焦在基底材料上，形成焦点；三维精密位移平台，用于固定基底材料，由控制模块分别控制基底材料的位置和运动轨迹；控制模块，与飞秒激光输出模块和三维精密位移平台连接，用于控制飞秒激光输出模块输出飞秒激光，以及控制三维精密位移平台的移动，实现焦点对基底材料的刻写，得到微阵列透镜。能够提高微阵列透镜制备的灵活性，降低微阵列透镜制备成本的同时提高微阵列透镜的集成度。并且通过调节飞秒激光功率、重复频率等参数，可以是的微阵列透镜不同位置的折射率改变不同，从而可以消除微阵列透镜普遍存在的色散和畸变现象。

技术特征：

1.一种微阵列透镜制备系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的微阵列透镜制备系统，其特征在于，所述基底材料的数量大于等于2，所述系统还包括：分束聚焦模块，所述分束聚焦模块，包括第一预设数量的分束器、第一预设数量的第二反射镜和第二预设数量的聚焦物镜；其中，第一预设数量比所述基底材料的数量小1，所述第二预设数量等于所述基底材料的数量；

3.如权利要求1或2所述的微阵列透镜制备系统，其特征在于，所述至少两块基底材料包括石英、硅片、锗片、蓝宝石、金红石、氟化钙、氟化钡、氟化镁和硒化锌中的至少一种材料。

4.如权利要求1或2所述的微阵列透镜制备系统，其特征在于，所述飞秒激光输出模块包括光路中依次分布的飞秒激光光源、能量调节单元、光快门和光阑；

5.如权利要求4所述的微阵列透镜制备系统，其特征在于，所述能量调节单元包括依次沿光路放置的半波片和格兰棱镜；

6.如权利要求1或2所述的微阵列透镜制备系统，其特征在于，所述三维精密位移平台包括精密三维电控位移台和放置在所述精密三维电控位移台上的多个基底材料夹具；所述精密三维电控位移台与所述控制模块连接，由所述控制模块进行控制和移动。

7.如权利要求6所述的微阵列透镜制备系统，其特征在于，所述多个基底材料夹具为所述基底材料数量的两倍，其中，两个基底材料夹具为一组，用于固定一块基底材料。

8.如权利要求1或2所述的微阵列透镜制备系统，其特征在于，所述控制模块用于调节所述飞秒激光输出模块的激光功率和重复频率参数。

9.如权利要求8所述的微阵列透镜制备系统，其特征在于，所述控制模块用于调节飞秒激光光源的泵浦功率以实现调节所述飞秒激光输出模块的激光功率和重复频率次数。

10.一种微阵列透镜制备方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8任一项所述的微阵列透镜制备系统，所述方法包括：

技术总结
本申请实施例提供了微阵列透镜制备系统及方法，该微阵列透镜制备系统，包括：基底材料；飞秒激光输出模块，用于输出飞秒激光；第一反射镜，用于改变飞秒激光光束的方向；三维精密位移平台，用于固定基底材料；控制模块，与飞秒激光输出模块和三维精密位移平台连接，用于控制飞秒激光输出模块输出飞秒激光，以及控制三维精密位移平台的移动，实现焦点对基底材料进行刻写，得到微阵列透镜。能够提高微阵列透镜制备的灵活性，降低微阵列透镜制备成本的同时提高微阵列透镜的集成度，消除传统微阵列透镜的色散和畸变现象。

技术研发人员：孙琦,任政企,付强
受保护的技术使用者：大格创新科技（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16