一種三組光柵微結構共軸反射式實時監控激光蝕刻系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能節能玻璃領域，具體是一種三組光柵微結構共軸反射式實時監控激光蝕刻系統。
【背景技術】
[0002]近十多年來，我國在衍射光柵理論和工藝研究方面取得了長足進步，并取得了豐碩的科研成果。以光柵作為核心技術，進行技術集成再創新，開發高科技的軍民兩用光柵技術系列產品已成為可能。
[0003]在平面內具有二維周期性的結構分布，能對電磁波進行選擇性地透射或屏蔽，這樣的人造表面被稱為頻率選擇表面，其技術實質上是一種二維光柵。其周期一般為諧振半波長的數倍。通過調控頻率選擇表面的形狀、周期、占空比、厚度、材料等參數，可以實現不同的頻率選擇特性，因此頻率選擇表面主要有帶阻、帶通、低通和高通四種基本類型。在此基礎上，可以進行更多功能的技術集成。
[0004]國內外市場對太陽能節能玻璃的需求量巨大，但目前我國太陽能節能玻璃主要基于鍍膜技術，其功能、性能和產品種類均比較有限。國外已經把基于二維光柵技術的頻率選擇表面成功應用于太陽能節能玻璃等領域的研發和生產。
[0005]與此同時，在軍事應用領域，“十二五”以來對雷達隱身光學窗口的需求與日倶增，但相關的設計技術和制作工藝比較落后，難以滿足市場需求。例如，目前國內制作雷達隱身光窗上的二維光柵一般采用電子束直寫或半導體光刻，然后進行光柵拼接的工藝方法。這種工藝很難獲得高雷達屏蔽效率、高光學透過率的大口徑隱身光窗，而且加工制作成本高，不利于推廣應用。
[0006]目前，國內全息光刻系統一般采用離軸反射式光學系統。離軸反射式光學系統的加工、檢測、裝配與調試都比較困難，一般殘余較大出射波像差。性能較差的離軸反射式光刻系統難以解決光柵微結構(包括周期、占寬比、槽深和槽形等參數)的畸變控制技術難題。而且國內沒有一次同步制作三組光柵的激光蝕刻設備。大口徑光柵需要拼接，制作工藝復雜，質量難以保證。而且在三組光柵激光蝕刻中需對主要曝光工藝參數進行精確控制，對技術人員個人工作經驗依賴性強，制作工藝一致性和工作效率不高。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種三組光柵微結構共軸反射式實時監控激光蝕刻系統，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0008]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0009]—種三組光柵微結構共軸反射式實時監控激光蝕刻系統，包括激光器、針孔濾波器和共軸反射式光學系統、實時監控系統，所述針孔濾波器的表面處理為黑體，針孔濾波器上通過激光打出小孔，所述針孔濾波器放置在激光器的輸出束腰位置；
[0010]所述共軸反射式光學系統包括共軸的反射式雙曲面擴束鏡、折疊反射鏡、拋物面準直反射鏡和三個波面分割平面反射鏡，所述折疊反射鏡的中心開設有一個小孔，所述折疊反射鏡位于反射式雙面擴束鏡和拋物面準直反射鏡之間；
[0011]三個波面分割平面反射鏡呈中心對稱均勻分布，且三個波面分割平面反射鏡位于折疊反射鏡和拋物面準直反射鏡之間，三個波面分割平面反射鏡上分別設有方位調節機構，形成的三支激光束兩兩干涉，產生三組干涉條紋光強分布，通過曝光同步制作三組光柵；
[0012]所述實時監控系統包括依次連接的物鏡、光電探測器、成像電路和操控計算機，被監測曝光面依次通過物鏡的透射成像、光電探測器的光電信號轉換、成像電路的信號處理和操控計算機的實時顯示，操控計算機對快門實時控制。
[0013]作為本發明進一步的方案:所述共軸反射式光學系統的反射式準直鏡為一個大口徑共軸拋物面反射鏡，通過三個小口徑拋物面反射鏡空間組合替代，或通過大口徑球面反射鏡替代，或通過三個小口徑球面反射鏡空間組合替代。
[0014]作為本發明進一步的方案:所述激光器采用氦鎘激光器、氪離子激光器或紫外激光器。
[0015]作為本發明進一步的方案:所述反射式雙曲面擴束鏡由球面反射鏡和透鏡替代。
[0016]作為本發明進一步的方案:所述光電探測器為光電像增強器、固體微光器、可見和近紅外CXD或短波/中波/長波紅外探測器。
[0017]作為本發明再進一步的方案:還包括安裝架、黑箱罩和光學隔振工作臺，該系統通過安裝架固定在黑箱罩內，黑箱罩固定在光學隔振工作臺上。
[0018]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0019]1.本發明能夠一次性同步蝕刻對稱分布的三組光柵。基底可以是平面、球面和非球面；
[0020]2.本發明能獲得大口徑的三組光柵面積，無需光柵拼接工藝；
[0021]3.本發明采用軸對稱全反射式光路設計，可保證光柵條紋和周期無畸變；
[0022]4.本發明關鍵的曝光工藝具有實時監測技術，可以精確控制工藝參數，工藝一致性好，工作效率尚，有利于提尚廣品質量和降低成本；
[0023]5.本發明任意遮擋一支光路，剩下的兩支激光束干涉產生一維光柵條紋，可以用來制作一維光柵，一個激光蝕刻系統兼具兩種用途。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明的不意圖。
[0025]其中，Laser為激光器，SF為針孔濾波器，Mh為中心開小孔的折疊反射鏡，Ms為反射式雙曲面擴束鏡，Mp為拋物面準直反射鏡，Ml、M2和M3分別為左、上和右分波面平面反射鏡，Window-Dome為窗口或頭罩，S-C為實時監控系統。
[0026]圖2為三個分波面平面反射鏡的對稱安裝方位示意圖。
[0027]圖3為實時監控系統主要組成及工作原理示意圖。
[0028]圖4為三組激光干涉條紋的光強分布示意圖。
[0029]圖5為采用負性光刻膠，并利用該激光蝕刻系統一次同步制作的三組光柵陣列分布示意圖。
[0030]圖6為任意遮擋一支光路，用剩下的兩支激光束干涉制作的一維光柵示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0032]請參閱圖1，三組光柵微結構共軸反射式實時監控激光蝕刻系統，包括激光器、針孔濾波器和共軸反射式光學系統、實時監控系統，針孔濾波器的表面處理為黑體，針孔濾波器上通過激光打出小孔，針孔濾波器放置在激光器的輸出束腰位置。該系統通過安裝架固定在黑箱罩內，黑箱罩固定在光學隔振工作臺上。
[0033]共軸反射式光學系統包括共軸的反射式雙曲面擴束鏡、折疊反射鏡、拋物面準直反射鏡和三個波面分割平面反射鏡，所述折疊反射鏡的中心開設有一個小孔，所述折疊反射鏡位于反射式