[发明专利]激光诱导向前转移制备结构色薄膜的装置和方法

说明书

本发明公开了一种激光诱导向前转移实现结构色薄膜制备的装置和方法，属于激光应用及结构色制备技术领域，该系统包括：激光光源、光路调节系统和精密移动系统，激光光源与所述光路调节系统相连接，精密移动系统位于所述光路调节系统的下面；光路调节系统包括准直扩束透镜组，与之相连接的扫描振镜系统，扫描振镜系统由两个互相垂直的平面反射镜、电机以及振镜控制器组成，平面反射镜连接振镜控制电机，振镜控制电机连接振镜控制器，扫描振镜系统连接f‑θ透镜；精密移动系统包括精密移动(Z轴方向)、运动控制器和计算机，计算机通过运动控制器和精密移动相连接，精密移动用于放置初始基片和接收基片。本发明可实现快速、高精度、大幅面的结构色，有利于大大降低制造成本和制造周期。

技术领域

本发明涉及一种结构色薄膜制备的装置和方法，具体涉及一种激光诱导的向前转移实现结构色薄膜制备的装置和方法，属于激光应用及结构色制备技术领域。

背景技术

自然界中的颜色大体可以分为两类，一类是色素色，另一类是结构色。前者为在入射光的作用下，分子中发色团中的电子从基态跃迁到激发态而引起的颜色，色素生色源于色素分子选择性的吸收及反射特定频率的光从而显现出不同的颜色。而结构色具有高亮度、高饱和度、永不褪色、虹彩现象、偏振效应等特点与优势。

目前来讲，生物界中的结构色主要是由光与纳米周期性结构相互作用产生的，该相互作用包括光的干涉(薄膜干涉和多层膜干涉)、衍射、散射、光子晶体结构生色和无序结构所产生的颜色。

目前，制备结构色材料的方法主要包括精密机械加工法、全息干涉法、自组装法等，其中精密机械加工法通常由精密的宏观加工手段实现，即从宏观材料出发，利用物理手段将材料的尺寸减小到所需要微米尺度，一般包括机械钻孔法、电子束刻烛法、光刻烛法等。通过精密加工的手段制备的光子晶体稳定而可靠，可以实现工业化生产，但是所需设备比较昂贵，制备过程繁杂耗时。自组装法包括毛细管力自组装、垂直提拉法、重力沉降组装法、静电组装法、外加电场或磁场法等，这些具有操作简单和速度快的优点，可以获得大面积的周期性结构，适合微球类结构自组装光子晶体，但缺点是很难避免缺陷，样品图案种类少，真实度差。

因此，开发一种无掩膜、简单、低成本的结构色薄膜制备的装置和方法变得十分重要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的之一是提供一种无掩膜、简单、低成本的结构色薄膜制备的装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种激光诱导向前转移技术制备结构色薄膜的装置，其特征在于，该装置包括：激光光源、光路调节系统和精密移动系统，所述激光光源与所述光路调节系统相连接，所述精密移动系统位于所述光路调节系统的下面；所述光路调节系统包括准直扩束透镜组，与之相连接的扫描振镜系统，所述扫描振镜系统由两个互相垂直的平面反射镜、振镜控制电机以及振镜控制器组成，平面反射镜与振镜控制电机相连接，振镜控制电机与振镜控制器相连接，所述扫描振镜系统连接f-θ透镜；所述精密移动系统包括精密移动平台(Z轴方向)、运动控制器和计算机，所述计算机通过运动控制器和精密移动平台相连接，所述精密移动平台用于放置初始基片和接收基片。

优选地，所述激光光源为脉冲激光器。

优选地，所述激光光源的输出波长355nm，脉冲宽度1～10ns，重复频率1～10kHz，最大脉冲能量>1mJ，单纵模运转。

优选地，所述光路调节系统中，准直扩束透镜组由两个平凸透镜组成，对激光光源发射的激光进行准直扩束后，激光光斑直径变为原来的3倍，该准直扩束透镜组与激光光源直接固连在一起。

优选地，所述平面反射镜为相互垂直且对于355nm激光全反射的平面镜，用于围绕X轴和Y轴摆动。

优选地，所述振镜控制电机采用交流伺服电机，用于控制平面反射镜的摆动。