[发明专利]用于刻蚀电控衍射光学器件的激光直写刻蚀系统及其方法

权利要求书

1.一种用于刻蚀电控衍射光学器件的激光直写刻蚀系统，包括用于发射单束激光束的激光器和用于固定刻蚀样品的可控载物台，其特征在于还包括：

激光倍频系统，将所述的激光器发射的单束激光束转换为紫外激光束；

光束整形系统，从所述的激光倍频系统输出的紫外激光束通过所述的光束整形系统后形成为一聚焦光斑，所述的刻蚀样品位于所述的光束整形系统输出的聚焦光斑的焦平面上，所述的光束整形系统输出的聚焦光斑照射于所述的刻蚀样品上完成微米级的图案的刻蚀；

所述的刻蚀样品为聚合物分散液晶光开关。

2.根据权利要求1所述的用于刻蚀电控衍射光学器件的激光直写刻蚀系统，其特征在于所述的光束整形系统包括可调光阑和显微物镜，所述的可调光阑的中心与所述的激光倍频系统输出的紫外激光束的中心对准，所述的激光倍频系统输出的紫外激光束依次通过所述的可调光阑和所述的显微物镜后形成为一聚焦光斑。

3.根据权利要求1所述的用于刻蚀电控衍射光学器件的激光直写刻蚀系统，其特征在于所述的光束整形系统包括可调光阑、反射镜和显微物镜，所述的可调光阑的中心与所述的激光倍频系统输出的紫外激光束的中心对准，所述的激光倍频系统输出的紫外激光束通过所述的可调光阑后入射到所述的反射镜上，所述的反射镜反射的紫外激光束通过所述的显微物镜汇聚后形成为一聚焦光斑。

4.根据权利要求2或3所述的用于刻蚀电控衍射光学器件的激光直写刻蚀系统，其特征在于所述的聚合物分散液晶光开关包括两块ITO导电玻璃和设置于两块所述的ITO导电玻璃的导电面之间且厚度均匀的聚合物分散液晶薄膜。

5.根据权利要求4所述的用于刻蚀电控衍射光学器件的激光直写刻蚀系统，其特征在于所述的ITO导电玻璃的厚度不超过所述的显微物镜的焦距。

6.根据权利要求5所述的用于刻蚀电控衍射光学器件的激光直写刻蚀系统，其特征在于所述的可调光阑的孔径略小于所述的激光倍频系统输出的紫外激光束的直径。

7.根据权利要求3所述的用于刻蚀电控衍射光学器件的激光直写刻蚀系统，其特征在于所述的反射镜与所述的可调光阑输出的紫外激光束成45度角。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于刻蚀电控衍射光学器件的激光直写刻蚀系统，其特征在于所述的激光器采用飞秒激光器；所述的激光倍频系统采用激光二倍频系统或激光三倍频系统；所述的可控载物台采用二维或三维手动微位移平台，或采用二维或三维电动微位移平台。

9.一种利用权利要求1所述的激光直写刻蚀系统制备电控衍射光学器件的方法，其特征在于包括以下步骤：

①开启激光器和激光倍频系统；

②调整光束整形系统，使光束整形系统中的可调光阑的中心与激光倍频系统输出的紫外激光束的中心对准，且调节可调光阑的孔径使其略小于激光倍频系统输出的紫外激光束的直径，以滤除杂散光；

③将刻蚀样品固定于可控载物台上，并使刻蚀样品位于光路中；

④调整刻蚀样品的水平方向和竖直方向的位置，直至刻蚀样品上出现强烈的闪光，以表明聚焦光斑在刻蚀样品上； 

⑤遮蔽激光器发射的单束激光束，向垂直于单束激光束传播方向的方向水平位移刻蚀样品2~3cm；

⑥暴露激光器发射的单束激光束，微调刻蚀样品的水平方向和竖直方向的位置，直至刻蚀样品上出现强烈的闪光，以表明聚焦光斑在刻蚀样品上；

⑦遮蔽激光器发射的单束激光束，向刻蚀样品前一次水平位移的反方向水平位移刻蚀样品2~3cm；

⑧重复执行步骤⑥和步骤⑦的聚焦光斑校准过程，直至刻蚀样品位于光束整形系统输出的聚焦光斑的焦平面上；

⑨利用光束整形系统输出的聚焦光斑照射于刻蚀样品的两个聚焦光斑之间的区域上，形成微米级的圆孔图案，得到的刻蚀有圆孔图案的刻蚀样品为制备成的电控衍射光学器件。

10.根据权利要求9所述的利用激光直写刻蚀系统制备电控衍射光学器件的方法，其特征在于所述的步骤⑨中在刻蚀完一个圆孔图案后，通过向垂直于单束激光束传播方向的方向水平和/或垂直位移刻蚀样品，再利用光束整形系统输出的聚焦光斑刻蚀出圆孔图案，得到刻蚀有多个规则排列的圆孔图案的刻蚀样品。