书书书
文章编号：
０２５８７０２５
（
２００８
）
０３０４４８０４
用纳秒激光在镜面不锈钢表面刻蚀微光栅结构
张
恒
周
云
方宗豹
陈林森
（苏州大学信息光学工程研究所，江苏 苏州
２１５００６
）
摘要
研究了利用波长为
５３２ｎｍ
的激光二极管抽运全固态激光器（
ＤＰＳＳＬ
），采用双光束 干涉 手段，在 镜面 不锈钢
表面直接刻蚀形成微光栅结构（
ＭＧＳ
）的方法。通过实验，分析了激光功率、光束口径、双光束干 涉角与 光栅 槽深和
占宽比之间的关系。利用光学显微镜和原子力显微 镜（
ＡＦＭ
）对实 验结果 的检 测分析 表明，在激 光功 率为
４５ｍＷ
，
双光束干涉角为
２０°
的条件下，得到光栅周期为
１．３４
μ
ｍ
，槽深为
３００ｎｍ
的最佳微光栅结构。同时，在适当激光功率
下
，增加光栅周期，增加光束口径都能提高光栅槽深。
关键词
激光技术；纳秒激光；微光栅结构；刻蚀；镜面不锈钢
中图分类号
ＴＮ２４９
；
ＴＧ６６５
文献标识码
Ａ
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ｌａｚｅｄｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ
收稿日期：
２００７０５２２
；收到修改稿日期：
２００７０９０６
作者简介：张
恒（
１９７９
—），男，山东人，博士研究生，主要从事纳秒激光与物质相互作用方面的实验与工艺研究。
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导师简介：陈林森（
１９６１
—），男，江 苏人，研究员，博士 生导 师，目前 从事 光信 息处 理、衍射 光学 器件、数码激光 图像 三维 照
排系统及相关软件、光变图像、光存储系统、数码全息技术等的研究与开发。
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ｈｏｌｏｍａｋｅｒ．ｃｏｍ
１
引
言
脉冲激光微加工技术已广泛应用于材料加工领
域。
２１
世纪初，国内外研究者利用 飞秒脉冲激 光对
聚合物、玻璃、金属及激光二极管等材料进行了大量
的微加工实验研究
［
１
～
４
］
。利用单光束飞秒激光微加
工方法可以获得 微 机械元件、光栅、光耦合器、光存
储器等各 种 微 结 构
［
１
，
２
，
５
，
６
］
，然 而 这 些 微 结 构 的 精 细
程度受到瑞利衍射的限制。为了克服单光束微加工
方法的缺点，科研工作 者 利用多光 束 干涉方法 对 材
料进行微加工，并利用 此 方法制作 了 光栅和非 线 性
晶体等微结 构 器 件
［
７
～
１０
］
。 另 外 利 用 聚 焦 的 红 外 飞
秒激光
，控制光束聚焦的位置，进行了在透明材料内
部诱导衍射光栅结构的实验研究
［
２
，
７
，
８
］
。
本文采用波长为
５３２ｎｍ
的高功率激 光二极 管
抽运全固态纳秒激光器（
ＤＰＳＳＬ
）为光源，通过计 算
机控制激光器发射 适当功率 的 激光脉冲，利用双光
束干涉方法，直接在镜 面 不锈钢表 面 刻蚀出微 光 栅
结构（
ＭＧＳ
），克服了单光 束直 写方法 受瑞 利衍射 的
限制。 并 通 过 实 验 方 法，分析 了 激 光 功 率、光 束 口
径
、双光束干涉角对直 写 的光栅槽 深 以及占宽 比 之
间的关系
。另外，通 过数控 方 法 控制二 维 移 动平台
的移动，进 行 了 由 微 光 栅 结 构 组 成 的 光 学 衍 射 图
第
３５
卷
第
３
期
２００８
年
３
月
中
国
激
光
ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＡＳＥＲＳ
Ｖｏｌ．３５
，
Ｎｏ．３
Ｍａｒｃｈ
，
２００８
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