(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210955710.4 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 中国科学院西安 光学精密机 械研究 所 地址 710119 陕西省西安市高新区新型工 业园信息大道17号 (72)发明人 李明　李珣　 (74)专利代理 机构 西安智邦专利商标代理有限 公司 6121 1 专利代理师 杨引雪 (51)Int.Cl. B23K 26/352(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种抗反射微纳结构的加工系统及加工方 法 (57)摘要 本发明涉及微孔激光加工工艺， 具体涉及一 种抗反射微纳结构的加工系统及加工方法， 用于 解决飞秒激光的焦深沿光轴拉长后所产生的高 级衍射旁瓣会导致微孔边缘出现环状结构， 影 响 抗反射性能， 以及贝塞尔光能量过低、 飞秒激光 与材料相互作用导致微孔深度小于理论焦深的 不足之处。 该抗反射微纳结构的加工系统包括激 光器、 偏振态调制装置、 缩束单元、 二维快速反射 镜和超表 面结构； 本发明通过超表 面结构使不同 偏振分量聚焦于光轴不同位置， 可以在待加工工 作面形成类长焦深的 “光丝”。 同时， 本发明公开 一种抗反射 微纳结构的加工方法。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115283832 A 2022.11.04 CN 115283832 A 1.一种抗反射微纳 结构的加工系统， 其特征在于： 包括激光器(1)， 以及沿激光器(1)出 射光路依次设置的偏振态调制装置(2)、 缩束单元(3)、 二维快速反射镜(4)和超表面结构 (5)， 待加工 工作面(01)位于超表面结构(5)的出射 光路上； 定义待加工工作 面(01)所形成的微孔的中心线为Z轴， 激光器(1)出射光的方向为X轴， Y轴方向符合右手空间直角坐标系； 所述激光器(1)出射光为线偏振光； 所述偏振态调制装置(2)用于调制激光器(1)出射 光的偏振态； 所述缩束单元(3)用于缩小偏振态调制 装置(2)出射光的光束直径； 所述二维 快速反射镜(4)分别绕X轴、 Y轴运动， 用于使缩束单元(3)出射光绕其光轴旋转且按照预设 扫描轨迹、 预设扫描速度进行扫描； 所述超表面结构(5)用于使二维快速反射镜(4)出射光 的不同偏振分量聚焦于光轴的不同位置， 且对各偏振分量的焦深进 行调节， 超表 面结构(5) 出射光在待加 工工作面(01)形成光丝， 超表面结构(5)包括衬底(51)和周期性设置在衬底 (51)上的多个纳米柱(52)。 2.根据权利要求1所述的一种抗反射微纳结构的加工系统， 其特征在于： 所述偏振态调 制装置(2)包括四分之一波片和电机， 所述四分之一波片的快轴与线偏振光之间的夹角为 θ， 所述电机用于带动四分之一波片以在[0， π/2]范围内调节 θ 。 3.一种抗反射微纳结构的加工方法， 其特征在于， 采用权利要求1所述的抗反射微纳结 构的加工系统， 包括如下步骤： 步骤1、 根据待加工微纳结构中微孔的尺寸、 形貌以及激光高斯光斑的分布特性， 确定 光丝的直径、 长度； 步骤2、 采用FDTD  Solution软件， 根据步骤1所确定的光丝的直径、 长度， 确定超表面结 构(5)的结构参数， 所述结构参数包括纳米柱(52)的形貌、 长度、 宽度、 高度， 以及超表面结 构(5)直径； 步骤2.1、 通过调节纳米柱(52)的长度、 宽度、 高度来控制 经过超表面结构(5)的X偏振 入射光、 Y偏振入射光的之间的相位延迟差， 得到纳米柱(52)的长度、 宽度与X偏振入射光、 Y 偏振入射光的之间的相位延迟差的关系， 并利用FDTD方法计算经过超表面结构(5)的X偏振 入射光、 Y偏振 入射光的透过率系数； 步骤2.2、 根据 步骤2.1所得到的纳米柱(52)的长度、 宽度与X偏振入射光、 Y偏振入射光 的之间的相位延迟差的关系， 以及X偏振入射光、 Y偏振入射光的透过率系数， 结合偏振转换 效率， 以及X偏振入射光、 Y偏振入射光之间的相位延迟差为π， 确定超表面结构(5)的结构参 数； 步骤2.3、 通过 所确定的超表面结构(5)的结构参数， 仿真得到光丝的分布特 征； 步骤3、 根据所确定的超表面结构(5)的结构参数， 确定缩束单 元(3)的倍 率及参数； 步骤4、 通过偏振态调制装置(2)对激光器(1)出射光进行调制， 同时根据微孔的形貌， 调节二维快速反射镜(4)绕X轴、 Y轴 运动的角度、 方向和速度， 使光丝在待加工工作面(01) 绕其光轴旋转的同时， 按照预设扫描轨迹、 预设扫描速度进 行扫描， 实现抗反射微纳结构的 加工。 4.根据权利要求3所述的一种抗反射微纳结构的加工方法， 其特征在于： 步骤4中， 所述 通过偏振态调制装置(2)对线偏振光进 行调制具体为： 采用电机带动四分之一波片对θ进 行 周期性调节， 将θ由π/2调节至0， 再由0调节为π/2为一个周期， 使得光丝可以沿Z轴从下至权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115283832 A 2上， 再从上至下反复运动。 5.根据权利要求4所述的一种抗反射微纳结构的加工方法， 其特征在于： 步骤2.2中， 所 述偏振转换效率大于 50％。 6.根据权利要求5所述的一种抗反射微纳结构的加工方法， 其特征在于： 步骤3 中， 所述 缩束单元(3)的参数包括入射 光瞳和出射 光瞳。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115283832 A 3