[实用新型]基于径向偏振光的飞秒激光加工装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光电技术领域。

背景技术

一些精密光机电系统中对加工精度有较高的要求，比如需要加工孔径尺寸在亚毫米量级且深度较深的微孔，其深径比要求大于10。现有的加工方法多为机械钻孔、电火花打孔、电化学打孔等方法，这些技术都无法实现上述要求的微孔加工。自激光问世以来，激光微纳加工技术逐渐发展为微纳加工技术的主要手段之一。激光直写加工技术利用强度可调节的激光束，在材料表面进行直接曝光从而形成需要的微纳结构以实现材料加工。而飞秒激光技术出现有，其与传统长脉冲激光相比具有加工能量损失小、利用率高等特点。飞秒激光应用在加工领域，因其无污染、非接触、损伤阈值低、加工精度高等特点得到了广泛的应用，现已覆盖了电子学、仿生学、材料化学等领域。利用传统的线偏振高斯激光束经透镜聚焦后对材料进行加工，其加工的微孔等结构的纵深比也很低；随着飞秒激光微纳加工技术的发展，各领域对加工微孔等结构的纵深比也逐步在提升。

实用新型内容

本实用新型提出了一种基于径向偏振光的飞秒激光加工装置，目的在于能够实现对材料的高精度、高效率、高纵深比加工。

基于径向偏振光的飞秒激光加工装置包括飞秒激光器、光阑、衰减片、第一800nm全反射平面镜、偏振转换器、快门、第二800nm全反射平面镜、显微镜和载物台，

所述飞秒激光器发出的飞秒激光光束经光阑入射至衰减片，衰减片对该激光光束进行光强衰减后经第一800nm全反射平面镜全反射至偏振转换器，偏振转换器将飞秒激光光束转换为径向偏振光束，并将该径向偏振光束经快门发射至第二800nm全反射平面镜，第二800nm全反射平面镜将径向偏振光束全反射至显微镜的物镜，并通过显微镜的物镜聚焦照射到载物台上。

有益效果：本实用新型提出的一种基于径向偏振光的飞秒激光加工装置，结构简单，飞秒激光器发出飞秒激光光束经光阑、衰减片和全反射镜反射至偏振转换器中，偏振转换器将飞秒激光光束转换为径向偏振光束，该径向偏振光束经全反射镜和显微镜的物镜照射到载物台上，通过调节显微镜物镜的数值孔径调节光束聚焦光场的强度分布，因此可以根据加工的尺寸精度和深度设置合适的聚焦场的强度分布，由于径向偏振光束可以获得长焦深超小的聚焦光斑，且聚焦光场具有柱对称偏振分布，因此可以通过控制焦距光斑灵活地控制加工的深度和尺寸，从而提高了加工的速度和效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的基于径向偏振光的飞秒激光加工装置包括飞秒激光器1、光阑2、衰减片3、第一800nm全反射平面镜4、偏振转换器5、快门6、第二800nm全反射平面镜7、显微镜8和载物台9，

所述飞秒激光器1发出的飞秒激光光束经光阑2入射至衰减片3，衰减片3对该激光光束进行光强衰减后经第一800nm全反射平面镜4全反射至偏振转换器5，偏振转换器5将飞秒激光光束转换为径向偏振光束，并将该径向偏振光束经快门6发射至第二800nm全反射平面镜7，第二800nm全反射平面镜7将径向偏振光束全反射至显微镜8的物镜，并通过显微镜8的物镜聚焦照射到载物台9上。

本实施方式中，飞秒激光器1发出飞秒激光光束经光阑2、衰减片3和全反射镜反射至偏振转换器5中，偏振转换器5将飞秒激光光束转换为径向偏振光束，该径向偏振光束经全反射镜和显微镜8的物镜照射到载物台9上，将加工对象固定于载物台9上，并使显微镜8的物镜的焦点位于该加工对象的内部，显微镜8的物镜用于将径向偏振光束进行聚焦，在显微镜8的物镜的焦点附近获取径向偏振光束的聚焦场，该聚焦场的强度分布由显微镜8的物镜的数值孔径确定，通过控制聚焦场的强度分布对待加工的材料进行加工。

本实施方式中，飞秒激光器1发出的飞秒激光光束通过光阑2和衰减片3，将飞秒激光光束的功率衰减至需要的数值。

本实施方式中所述的快门6为可控机械快门，能够控制单位时间所需的脉冲数，并允许相应的脉冲通过。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于径向偏振光的飞秒激光加工装置的区别在于，所述衰减片3为可调衰减片。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式二所述的基于径向偏振光的飞秒激光加工装置的区别在于，所述飞秒激光器1为掺钛蓝宝石飞秒激光器1，输出脉冲重复频率为76兆赫兹，脉冲宽度为120飞秒，发射的飞秒激光光束的波长为800nm，脉宽为120fs，频率为1Hz-1KHz可调。