研究目的
为解决微透镜阵列(MLA)周期性导致的匀化光斑中出现干涉条纹、严重影响光斑均匀度的问题,提出一种新型随机微透镜阵列(rMLA)结构以实现光束匀化。
研究成果
该论文提出了一种结合化学蚀刻与光刻技术制备随机微透镜阵列(rMLA)的方法,以打破微透镜阵列的周期性,抑制匀化过程中的相干性,从而获得高能量利用率的匀化光斑。经测量,圆形光斑的均匀度约为81%,矩形光斑的均匀度约为88%。两类rMLA匀化光斑的能量利用率均达到约90%。所设计的rMLA有望应用于激光焊接机、医疗、曝光机照明系统等领域。
研究不足
连续rMLA的制造技术尚未成熟。采用基础化学蚀刻溶液制备的rMLA表面不够光滑,粗糙度达106纳米,在光束匀化过程中会产生大量杂散光,严重影响匀化光斑的均匀性。
1:实验设计与方法选择:
提出一种新型随机微透镜阵列(rMLA)结构用于光束匀化。通过打破微透镜阵列的周期性来抑制匀化过程中的相干性。采用化学蚀刻与光刻技术相结合的方法制备蜂窝状rMLA和矩形rMLA。
2:样品选择与数据来源:
选用超白玻璃作为基底材料,所选基底主要成分为SiO2,含量为73%。
3:实验设备与材料清单:
配制了三种不同的化学蚀刻溶液?;纯倘芤撼煞职ㄈダ胱铀?、氢氟酸溶液(HF溶液,40%)和氟化铵颗粒(NH4F),称为基础化学蚀刻溶液,各成分比例为10:3:1。
4:实验步骤与操作流程:
制备过程需要对玻璃基底表面进行预处理——即在基底表面制备不同结构的随机微孔阵列。对于蜂窝状rMLA的制备,首先在玻璃基底上涂覆约140 nm厚的铬膜,然后将玻璃基底放入铬去除溶液中浸泡10秒以在铬膜上蚀刻一系列随机微孔。将预处理后的基底放入化学蚀刻溶液中制备蜂窝状rMLA。
5:数据分析方法:
使用特定公式计算光斑均匀度,其中圆形光斑和矩形光斑的均匀度分别约为81%和88%。功率计测量的输入光束功率约为3.5 mW,经过蜂窝状rMLA和矩形rMLA后的输出功率均约为3.2 mW。
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