一种并行复合型光器件刻蚀系统与方法技术方案

本发明专利技术属于光器件加工制造技术领域，公开了一种并行复合型光器件刻蚀系统与方法。本发明专利技术提供的并行复合型光器件刻蚀系统包括精加工子系统和粗加工子系统，能够实现粗精混合加工。精加工子系统和粗加工子系统均可得到N路的加工并行光束，能够实现并行精加工和并行粗加工，能够有效提高加工效率。通过设置光栅对阵列对精加工中的焦点处光斑的三维形貌进行调整，能够提高光器件的加工精度。能够提高光器件的加工精度。能够提高光器件的加工精度。

【技术实现步骤摘要】
一种并行复合型光器件刻蚀系统与方法


[0001]本专利技术属于光器件加工制造
，更具体地，涉及一种并行复合型光器件刻蚀系统与方法。

技术介绍

[0002]自微电子技术问世以来，其一直是现代信息社会发展的强大动力。但近些年来，微电子技术因受到基础科学、技术等各方面的限制发展速度逐渐放缓。在2
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3nm的工艺节点下，可容纳的原子数量不到15个，这就导致量子效应加剧，不可靠性显著增加，严重阻碍了微电子技术的进步。然而现代社会对信息高速处理的需求并未因微电子技术遇到天花板而减小，信息拥堵问题日益突出。
[0003]为了解决信息拥堵问题，人们想到了另一种信息载体——光子。光子作为信息传递的载体，相比电子具有稳定可控的调制和复用维度，如振幅、相位、波长、偏振态、模式等，具有更大的带宽、更高的频谱利用率和通信容量。光子器件不仅继承了微电子器件尺寸小、耗电少、成本低、集成度高等特点，也集成了来自于光电子的多通道、大带宽、高速率、高密度等优点，相比于传统微电子具有更高的运行速度和更低的能耗。
[0004]现有技术在加工光器件时，由于各种原因导致的加工效果差、加工效率低等问题普遍存在。如何保证光器件加工具有更高的精度和效率成为本领域面临的一大难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术通过提供一种并行复合型光器件刻蚀系统与方法，解决现有技术中光器件加工精度较低、加工效率较低的问题。
[0006]一方面，本专利技术提供一种并行复合型光器件刻蚀系统，包括：计算机、激光器、加工平台和光路组件；
[0007]所述计算机分别与所述激光器、所述加工平台连接；所述计算机用于控制所述激光器发射特定波长和特定重复频率的激光，以及用于控制所述加工平台进行移动；所述激光器用于发射激光；所述加工平台用于通过运动改变光器件与所述光路组件输出的激光光斑的相对位置；
[0008]所述光路组件设置在所述激光器的输出光路上，所述光路组件包括半透半反射镜、精加工子系统和粗加工子系统；所述精加工子系统包括精加工单元、第一光阑阵列和第一聚焦透镜阵列；所述粗加工子系统包括粗加工单元、第二光阑阵列和第二聚焦透镜阵列；
[0009]所述半透半反射镜用于将入射的激光分为两束，第一光束进入所述精加工子系统，第二光束进入所述粗加工子系统；所述精加工单元用于得到N路精加工并行光束，所述N路精加工并行光束经所述第一光阑阵列改变大小、形状，再经所述第一聚焦透镜阵列聚焦后入射至所述加工平台，实现并行精加工；所述粗加工单元用于得到N路粗加工并行光束，所述N路粗加工并行光束经所述第二光阑阵列改变大小、形状，再经所述第二聚焦透镜阵列聚焦后入射至所述加工平台，实现并行粗加工。
[0010]优选的，所述精加工单元包括依光路依次设置的反射镜、半波片、空间光调制器、准直透镜阵列、反射镜阵列和光栅对阵列；
[0011]所述反射镜用于将所述第一光束反射至所述半波片；所述半波片用于对入射的偏振光进行旋转，产生半波长的光程差或180度位相差；所述空间光调制器用于将一束偏振光均分为N束同等性能的光束；所述准直透镜阵列用于将来自于所述空间光调制器的N束光变成N束平行的准直光；所述反射镜阵列用于将N束平行的准直光反射至所述光栅对阵列；所述光栅对阵列用于对焦点处光斑的三维形貌进行调整。
[0012]优选的，所述光栅对阵列中的光栅对通过调节光栅对与输入光线之间的夹角、光栅对的间距，实现调整焦点处光斑的三维形貌。
[0013]优选的，通过所述光栅对调整焦点处光斑的三维形貌时，焦点处光斑的直径可达到0.2μm。
[0014]优选的，所述粗加工单元包括均匀分光镜阵列；所述均匀分光镜阵列用于将所述第二光束均匀平分为N束同等性能的光束。
[0015]优选的，所述并行复合型光器件刻蚀系统还包括：衰减器；所述衰减器设置在所述激光器和所述半透半反射镜之间的光路上，所述衰减器用于对所述激光器发射的激光功率进行调节。
[0016]优选的，所述并行复合型光器件刻蚀系统还包括：光开关；所述光开关设置在所述半透半反射镜和所述精加工单元之间的光路上，所述光开关用于对所述半透半反射镜反射的激光是否进入所述精加工单元进行控制。
[0017]优选的，所述激光器采用飞秒激光器；所述加工平台为六维加工平台，所述六维加工平台在所述计算机的控制下通过平移、旋转来改变光器件与激光光斑的相对位置。
[0018]另一方面，本专利技术提供一种并行复合型光器件刻蚀方法，采用上述的并行复合型光器件刻蚀系统实现，所述方法包括：
[0019]通过计算机控制激光器发射特定波长和特定重复频率的激光；
[0020]所述半透半反射镜将入射的激光分为两束，第一光束进入精加工子系统，第二光束进入粗加工子系统；
[0021]所述第一光束经精加工单元后得到N路精加工并行光束，所述N路精加工并行光束经第一光阑阵列改变大小、形状，再经第一聚焦透镜阵列聚焦后入射至加工平台；
[0022]所述第二光束经粗加工单元后得到N路粗加工并行光束，所述N路粗加工并行光束经第二光阑阵列改变大小、形状，再经第二聚焦透镜阵列聚焦后入射至所述加工平台；
[0023]通过所述计算机控制所述加工平台进行移动，实现并行精加工或并行粗加工。
[0024]优选的，首先对光器件进行并行精加工，刻蚀出光器件的外部轮廓；精加工完成后，对光器件进行并行粗加工，刻蚀出光器件的外部轮廓内部部分；
[0025]所述精加工的光束光斑直径范围为0.2μm～0.3μm，所述粗加工的光斑直径范围为1μm
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2μm。
[0026]本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0027]在专利技术中，提供的并行复合型光器件刻蚀系统包括精加工子系统和粗加工子系统，能够实现粗精混合加工。精加工子系统和粗加工子系统均可得到N路的加工并行光束，能够实现并行精加工和并行粗加工，进而有效提高加工效率。通过设置光栅对阵列，能够对
精加工中的焦点处光斑的三维形貌进行调整，能够提高光器件的加工精度，与此同时提高成品率。本专利技术可以首先对光器件进行并行精加工，刻蚀出光器件的外部轮廓；精加工完成后，对光器件进行并行粗加工，刻蚀出光器件的外部轮廓内部部分，能够防止崩边现象，同时能够提高成品率和加工效率。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例提供的一种并行复合型光器件刻蚀系统的结构示意图；
[0029]图2为通过光栅对调整焦点处光斑的三维形貌的原理示意图；
[0030]图3为通过光栅对调整焦点处光斑的三维形貌的仿真结果图。
[0031]其中，1
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半透半反射镜、2
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光开光、3
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反射镜、4
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半波片、5
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空间光调制器、6
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准直透镜阵列、7
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反射镜阵列、8
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光栅对阵列、9<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并行复合型光器件刻蚀系统，其特征在于，包括：计算机、激光器、加工平台和光路组件；所述计算机分别与所述激光器、所述加工平台连接；所述计算机用于控制所述激光器发射特定波长和特定重复频率的激光，以及用于控制所述加工平台进行移动；所述激光器用于发射激光；所述加工平台用于通过运动改变光器件与所述光路组件输出的激光光斑的相对位置；所述光路组件设置在所述激光器的输出光路上，所述光路组件包括半透半反射镜、精加工子系统和粗加工子系统；所述精加工子系统包括精加工单元、第一光阑阵列和第一聚焦透镜阵列；所述粗加工子系统包括粗加工单元、第二光阑阵列和第二聚焦透镜阵列；所述半透半反射镜用于将入射的激光分为两束，第一光束进入所述精加工子系统，第二光束进入所述粗加工子系统；所述精加工单元用于得到N路精加工并行光束，所述N路精加工并行光束经所述第一光阑阵列改变大小、形状，再经所述第一聚焦透镜阵列聚焦后入射至所述加工平台，实现并行精加工；所述粗加工单元用于得到N路粗加工并行光束，所述N路粗加工并行光束经所述第二光阑阵列改变大小、形状，再经所述第二聚焦透镜阵列聚焦后入射至所述加工平台，实现并行粗加工。2.根据权利要求1所述的并行复合型光器件刻蚀系统，其特征在于，所述精加工单元包括依光路依次设置的反射镜、半波片、空间光调制器、准直透镜阵列、反射镜阵列和光栅对阵列；所述反射镜用于将所述第一光束反射至所述半波片；所述半波片用于对入射的偏振光进行旋转，产生半波长的光程差或180度位相差；所述空间光调制器用于将一束偏振光均分为N束同等性能的光束；所述准直透镜阵列用于将来自于所述空间光调制器的N束光变成N束平行的准直光；所述反射镜阵列用于将N束平行的准直光反射至所述光栅对阵列；所述光栅对阵列用于对焦点处光斑的三维形貌进行调整。3.根据权利要求2所述的并行复合型光器件刻蚀系统，其特征在于，所述光栅对阵列中的光栅对通过调节光栅对与输入光线之间的夹角、光栅对的间距，实现调整焦点处光斑的三维形貌。4.根据权利要求3所述的并行复合型光器件刻蚀系统，其特征在于，通过所述光栅对调整焦点处光斑的三维形貌时，焦点...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶青，魏良朋，刘顿，陈列，杨奇彪，娄德元，翟中生，成健，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：