[发明专利]利用偏振CO2

说明书

本发明涉及一种利用CO₂激光干涉加工镜片防雾结构的装置与方法。利用抛光锗片，将原本圆偏振状态的CO₂激光变成线偏振光，然后进行分光后的多光束相干叠加，在镜片表面制作出防雾微结构。与入射光轴成布儒斯特角放置的锗片，可将入射的圆偏振态的CO₂激光分解起偏为线偏振的反射光(P波)和透射光(S波)，对透射光(S波)用吸收体进行吸收，对反射光(P波)进行分光后，会聚到待加工镜片表面重合并干涉，得到干涉激光条纹加工出的周期性平行沟槽的微纳防雾结构。本发明解决了CO₂激光因为不可见在加工和调整中不方便的问题；通过光束干涉制作周期可控的微纳沟槽结构，改变镜片表面的接触角，使镜片表面表现为亲水性，实现镜片的防雾功能。

技术领域

本发明属于激光干涉加工领域，具体涉及一种利用偏振CO₂激光干涉加工镜片防雾结构的装置与方法。

背景技术

镜片作为一种常见的光学元件，在各个领域均有着广泛的应用，尤其是眼镜。但当镜片所处的环境温度突然降低，空气中的水蒸气受冷凝结成液滴，附着在镜片表面，会降低镜片的透过率，影响人的视觉，甚至引发一些严重的后果，比如车祸、医疗事故等，因此镜片防雾技术一直以来备受关注。传统的防雾方法可分为亲水性防雾和疏水性防雾，都是在镜片表面镀一层亲水薄膜或疏水薄膜，达到防雾的目的，但是膜的耐久性不佳，不能长期保持疏水性。

激光干涉光刻提供了一种快速的表面改性方法，并被用于改善材料表面的浸润性，这方面的灵感来自于仿生学，通过模拟制作大自然中的功能表面，可以得到良好的防雾效果。激光干涉光刻是利用两束或多束激光在材料表面产生干涉，形成周期性强弱相间的能量分布，进而实现激光对材料的三维刻蚀。通过控制激光束的波长、夹角、偏振态、功率和曝光时间等工艺参数，可在材料表面获得特定尺寸的微纳结构。这种技术与传统的镀膜技术相比，具有耐久、环保、低成本等优势。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明设计利用偏振CO₂激光干涉加工镜片防雾结构的装置与方法，首先利用特殊角度放置的抛光锗片，将原本是圆偏振状态输出的CO₂激光变成线偏振光，然后进行分光和分别反射、光斑叠加干涉，进而进行高效率的双光束干涉加工，在镜片表面制作出防雾微结构的装置与方法。

为达到上述目的，本发明通下述技术方案实现：

一种利用CO₂激光进行镜片表面防雾结构加工的装置，其包括CO₂激光器、机械快门、起偏器、分光镜、反射镜，待加工镜片，吸光器，其特征在于起偏器为与入射光轴呈布儒斯特角放置的锗片，可将入射的圆偏振态的CO₂激光分解起偏为线偏振的反射光和透射光，吸光器对透射光进行吸收，分光镜对反射光进行分光，分光后的反射光经反射镜分别反射后，会聚到待加工镜片表面重合并干涉，得到干涉激光条纹加工出的周期性平行沟槽的微纳防雾结构。

所述起偏器的布儒斯特角为75.9°，其有效直径为Φ25mm，厚度为2mm。

采用一级以上分光镜和反射镜对反射光进行反射，实现1分2、2分4、或4分8的分光。

还包括指引光激光器，采用人眼可见的激光作为指示光，经分光镜反射和透射后与CO₂激光同轴，起指引作用，辅助CO₂激光加工和光路调整。

沟槽间距可通过改变反射镜的角度与位置进行调整，反射镜安装可调支架上，便于移动和角度调整。

所述吸光器由金属外壳和耐火吸收材料内芯制成，内芯将吸收的透射光转变为热能，通过金属外壳散发出去。

所述镜片为树脂镜片或其它可被红外激光加工的镜片。