[发明专利]一种基于飞秒激光加工物相可调谐光学超表面的方法

权利要求书

1.一种基于飞秒激光加工物相可调谐光学超表面的方法，其特征在于，包括：

利用衰减片调节飞秒激光的能量，使其低于被加工样品的烧蚀阈值，且激光能量能够连续调节；

利用半波片调整飞秒激光脉冲偏振方向与激光扫描方向的夹角α；

将被加工样品固定在六维移动平台上，利用在成像光路之前的柱透镜搭配聚焦透镜对飞秒激光进行整形和聚焦，通过成像CCD的观测，调节六维移动平台使得飞秒激光聚焦到被加工样品表面；

通过移动六维移动平台，使得被加工样品与飞秒激光焦点作相对运动，在被加工样品表面直写加工周期性微纳结构；其中，利用衰减片调节飞秒激光的能量，在被加工样品表面加工周期性微纳结构包括：

在飞秒激光脉冲重复频率固定，扫描速度固定，且保持激光脉冲偏振方向与激光扫描方向的夹角α固定，并且激光扫描的方向保持一致的条件下，在刚好低于烧蚀阈值的能量下，产生一个完整的晶态区域；随着激光脉冲能量下降到改性阈值，改性周期性条纹结构从垂直于扫描方向的直写区域的两端开始产生；能量继续降低到E1条件下，会产生完整的晶态周期性条纹结构；能量继续降低到E2条件下，完整的晶态周期条纹继续存在，此时被加工样品的光学常数相对于E1能量条件下的数值已经发生了变化；能量继续降到E3条件下，被加工样品的光学常数继续发生改变；能量降到En条件下，由于能量过小，被加工样品保持非晶态状态；使得被加工样品在直写飞秒激光脉冲作用下得到多种不同物相的晶态周期性条纹；所述烧蚀阈值对应的能量大于所述改性阈值，所述改性阈值大于所述E1，所述E1大于所述E2，所述E2大于所述E3，所述E3大于所述En。

2.如权利要求1所述的基于飞秒激光加工物相可调谐光学超表面的方法，其特征在于，还包括对所述周期性微纳结构进行二次直写加工：

保持所述重复频率、所述扫描速度不变，调整飞秒激光脉冲偏振方向与激光扫描方向的夹角α，通过控制飞秒激光能量对所述周期性微纳结构进行二次直写加工，得到栅格状超表面结构。

3.如权利要求1或2所述的基于飞秒激光加工物相可调谐光学超表面的方法，其特征在于，所述被加工样品通过将相变材料采用磁控溅射的方式镀在单晶硅上。

4.如权利要求3所述的基于飞秒激光加工物相可调谐光学超表面的方法，其特征在于，所述相变材料为锗锑碲合金Ge₂Sb₂Te5。

5.如权利要求1或2所述的基于飞秒激光加工物相可调谐光学超表面的方法，其特征在于，所述飞秒激光脉冲频率选用1000Hz。

6.如权利要求1所述的基于飞秒激光加工物相可调谐光学超表面的方法，其特征在于，所述扫描速度选用500μm/s。