[发明专利]一种基于倍频的双波长激光诱导向前转移加工方法

说明书

本发明公开了一种基于倍频的双波长激光诱导向前转移加工方法，使用倍频晶体将基频激光倍频后，同时使用处于可见光/红外光波段的基频激光和处于紫外光波段的倍频激光作为加工光源，并使用平场消色差显微物镜或者反射式显微物镜将所述加工光源聚焦到牺牲层的加工材料薄膜上以完成加工。本发明所公开的加工方法，可以综合可见光/红外光和紫外光的加工优势，获取更高的加工质量，又无需担心两种波长的激光束的重叠问题，非常适应精细结构的双波长激光诱导向前转移加工。

技术领域

本发明属于激光精细加工领域，具体涉及一种使用双波长激光光束进行激光诱导向前转移加工的方法。

背景技术

激光诱导向前转移加工技术是在被称为牺牲层的透明平板表面附上一层加工材料薄膜，然后在离这个加工材料薄膜很近的地方(100微米左右)放置接收层。将脉冲激光透过牺牲层平板聚焦到加工材料薄膜附近，通过焦点处的强光场作用，使得一小片薄膜飞离牺牲层平板，附在接收层表面。由于激光焦点可以非常小，该技术可用于很小尺度的材料加工，而且可以根据要求，在接收体表面按照一定的设计生成三维的图形分布。激光诱导向前转移加工技术具有适应性强，加工精度高，成本低，绿色环保等优点。最初激光诱导向前转移加工技术用于金属薄膜的转移，后来又被用于金属氧化物、有机物、半导体等其他材料的加工。

激光诱导向前转移加工技术并未限定具体使用的加工激光的波长。论文Transparent and conductive silver nanowires networks printed by laser inducedforward transfer,Applied Surface Science,2019(476):828-833中以及专利申请201710193958.0中各自公布了一种使用1064nm激光的激光诱导向前转移加工银纳米线的加工系统。论文Laser forward transfer based on a spatial light modulator,Applied Physics A,2011(102):21-26中公布了一种使用355nm激光的激光诱导向前转移加工图形化银膜的加工系统。其他公开的加工系统中，还有使用1027nm、532nm、266nm等不同波长的激光的激光诱导向前转移加工系统。一般认为，激光诱导向前转移技术是依靠激光作用下产生的加工材料气体将加工材料推离牺牲层的。可见光和红外光，尤其是红外光，的热效应明显，会加热加工材料引起加工材料局域气化产生气泡，因而剥离力较大。紫外激光的电离效应明显，实际加工中所能获得的图形边缘质量更好。但是目前尚未出现同时使用两种波长激光的激光诱导向前转移加工系统的报道。

论文The Conductive Silver Nanowires Fabricated by Two-beam LaserDirect Writing on the Flexible Sheet,Scientific Reports,2017(7):41757中提出了一种双波长加工系统。它使用780nm的飞秒激光和442nm的连续激光作为加工光源。两个光束使用双色镜重叠在一起。双色镜反射442nm的激光，透射780nm的激光。但是光路元件，特别是双色镜的微小变化都会破坏两束激光的重叠。因此，论文中为了保证光束重叠质量，令442nm的激光光束比780nm的激光光束大4mm，以激光能量的浪费为代价来换取双光束的重叠。因此如何设计一种用于激光诱导向前转移加工的双光束加工系统是本领域目前研究者需要解决的一个问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公布了一种基于倍频的双波长激光诱导向前转移加工方法，本发明的具体内容为：

一种基于倍频的双波长激光诱导向前转移加工方法，其特征在于，使用倍频晶体将基频激光倍频后，同时使用基频激光和倍频激光作为加工光源，并将所述加工光源聚焦到牺牲层的加工材料薄膜上以完成加工；所述基频激光的频率处于可见光或者红外光波段，所述倍频激光的频率处于紫外光波段；所述牺牲层为一面附有加工材料薄膜的，对所述加工光源两个频率都透明的平板；所述加工光源从牺牲层未附有加工材料薄膜的一面入射；所述牺牲层附有加工材料薄膜的一面附近放置接收层；所述接收层用于接收牺牲层上剥离出的加工材料。