本發(fā)明涉及激光干涉光刻加工技術領域，涉及的是一種激光干涉光刻光學系統(tǒng)。

背景技術：

激光干涉光刻技術是一種利用雙光束或多光束激光干涉曝光或直寫產生周期性圖案的微納陣列結構的重要技術，主要應用于加工亞波長的條紋、點陣、孔陣和梯度漸變結構等有序和準有序陣列結構的制備。該項技術具有低成本、大面積、高效率和可實現(xiàn)曲面加工等特點，而且這些結構還表現(xiàn)出了特殊的功能，如減反射、表面自清潔、全反射、負折射、防偽等，引起國內外科學工作者的極大關注。

現(xiàn)有的激光干涉光刻系統(tǒng)大多數采用光學鏡組在光學平臺上進行搭建，干涉光線的入射面可以圍繞入射光線的主光軸，進行任意角度的調節(jié)。該系統(tǒng)大大增加了干涉光束入射面之間角度的調節(jié)范圍，能滿足干涉圖樣的多樣性。但是均存在光路搭建繁雜、易受外界干擾等不足。然而激光光纖分束曝光不太適合于大面積曝光和應用于高功率激光。

目前，激光干涉光刻系統(tǒng)均有各自的優(yōu)點和不足，不能兼顧靈活性、大面積、短脈沖和高功率等特點。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種激光干涉光刻光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了現(xiàn)有技術中光學平臺搭建復雜，易受到外界干擾，靈活度不高的問題。

本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種激光干涉光刻光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：至少一個分光鏡、至少一個反射鏡A、多個反射鏡B、至少兩個柔性光學鉸鏈、至少兩個半波片和至少兩個偏光鏡；所述柔性光學鉸鏈由導光管和關節(jié)組成，每兩個導光管通過一個關節(jié)連接；每個關節(jié)內部設置一個反射鏡B；所述每個柔性光學鉸鏈的出口內設置一個半波片，所述每個出口外設置一個偏振鏡；所述光源發(fā)出光線，經過分光鏡分光后，一部分光線反射進入柔性光學鉸鏈內；一部分光線透射，通過至少一個反射鏡A反射后進入柔性光學鉸鏈內，或者經過另一個分光鏡分光，一部分光線反射進入柔性光學鉸鏈內；一部分光線透射，通過至少一個反射鏡A反射后進入柔性光學鉸鏈內；每束光線對應一個柔性光學鉸鏈；進入柔性光學鉸鏈的光束經過設置在關節(jié)上的反射鏡B的多次反射，通過半波片和偏振鏡，得到的多束偏振光在樣品表面或內部匯聚發(fā)生干涉，形成干涉圖案。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明激光束經分光鏡分光后的，再經全反射鏡反射并耦合進入光學鉸鏈，經光學鉸鏈末端輸出。該技術在滿足大面積、短脈沖和高功率激光傳輸的同時，還表現(xiàn)出靈活性，減小了設備的面積，減少能量的損耗，避免對繁雜光路的調整和潛在的外界干擾，方便非專業(yè)人員進行激光干涉加工操作。

附圖說明

圖1本發(fā)明雙光束激光干涉光刻光學系統(tǒng)結構示意圖。

圖2利用雙光束激光干涉光刻光學系統(tǒng)干涉圖樣。

圖3本發(fā)明三光束激光干涉光刻光學系統(tǒng)結構示意圖。

圖4利用三光束激光干涉光刻光學系統(tǒng)干涉圖樣。

圖中：1、短脈沖相干激光光源，2、箱體，3、分光鏡，4、反射鏡A，5、柔性光學鉸鏈，6、關節(jié)，7、導光管，8、反射鏡B，9、半波片，10、偏光鏡，11、第二分光鏡，12、第二反射鏡A，13、第三反射鏡A，14、出光口和15、樣品。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。

如圖1所示，雙激光干涉光刻光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：箱體2、分光鏡3、反射鏡A4、八個反射鏡B8、兩個柔性光學鉸鏈5、十六個扭簧、兩個半波片9和兩個偏光鏡10；分光鏡3和反射鏡A4設置在箱體2內，箱體2底部和側面設置出光孔，與柔性光學鉸鏈5連接。每個柔性光學鉸鏈5由四個關節(jié)6和五個導光管7組成，每兩個導光管7通過一個關節(jié)6連接，關節(jié)6的兩頭設置扭簧，導光管7通過扭簧與關節(jié)6相連，實現(xiàn)導光管7扭轉的功能，隨意改變干涉的位置。其中導光管7可伸縮，當需要增大或者減小柔性光學鉸鏈5出光口14之間的距離時，通過調整導光管7的長短即可實現(xiàn)。其中每個關節(jié)6內部設置一個反射鏡B8；每個柔性光學鉸鏈5的出光口14內設置一個半波片9，每個出光口14外設置一個偏振鏡10；短脈沖相干激光光源1發(fā)出光線，經過分光鏡3分光后，一部分光線反射進入柔性光學鉸鏈內5；一部分光線透射，通過反射鏡A4反射后進入柔性光學鉸鏈5內；每束光線對應一個柔性光學鉸鏈5；進入柔性光學鉸鏈5的光束經過反射鏡B8的多次反射，通過半波片9和偏振鏡10，實現(xiàn)干涉圖樣的調制，得到的多束偏振光在樣品15表面或內部匯聚發(fā)生干涉，形成干涉圖案。樣品15一般為金屬、合金、半導體材料、光敏樹脂或者聚合物材料。樣品15表面產生條紋、點陣、孔陣和梯度漸變圖案。本實施例中，設置出光口14的兩個導光管7所連接的關節(jié)6，夾角大于90度，其他關節(jié)6的夾角為90度，即通過調整導光管7的長度和方向實現(xiàn)兩束光的相互干涉。箱體2和柔性光學鉸鏈5除了入光口和出光口14，其余為全封閉結構。

實驗中，短脈沖相干激光光源1采用激光波長為355nm，脈沖5-8ns，頻率10Hz，采用雙光束雙曝光的方式，即第二次曝光是在第一次曝光的基礎上將樣品15旋轉90度，進行再一次曝光。兩束激光的入射角為7度；空間角為分別為0度和180度；激光的光斑直徑大小為14mm，兩束激光能量均為1mJ，曝光時間為10s，光刻膠選用AR-P 3740，在InP襯底上以5000轉/分鐘，經過旋涂勻膠，前烘，雙光束雙曝光，后烘和顯影等工藝流程后，獲得如圖2所示的干涉圖樣。

如圖3所示，三激光干涉光刻光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：箱體2、兩個分光鏡、三個反射鏡A、十二個反射鏡B8、三個柔性光學鉸鏈5、二十四個扭簧、三個半波片9和三個偏光鏡10；所有的分光鏡和反射鏡A設置在箱體2內，箱體2底部和側面設置出光孔，與柔性光學鉸鏈5連接。每個柔性光學鉸鏈5由四個關節(jié)6和五個導光管7組成，每兩個導光管7通過一個關節(jié)6連接，關節(jié)6的兩頭設置扭簧，導光管7通過扭簧與關節(jié)6相連，實現(xiàn)導光管7扭轉的功能，隨意改變干涉的位置。其中導光管7可伸縮，當需要增大或者減小柔性光學鉸鏈5出光口14之間的距離時，通過調整導光管7的長短即可實現(xiàn)。其中每個關節(jié)6內部設置一個反射鏡B8；每個柔性光學鉸鏈5的出光口內14設置一個半波片9，每個出光口14外設置一個偏振鏡10；短脈沖相干激光光源1發(fā)出光線，經過分光鏡3分光后，一部分光線反射進入柔性光學鉸鏈5內；另一部分光線透射，經過第二分光鏡11分光，一部分光線經反射鏡A4進入柔性光學鉸鏈5內；另一部分光線反射，通過第二反射鏡A12和第三反射鏡A13離軸反射后進入柔性光學鉸鏈5內，大大減小了設備的體積；每束光線對應一個柔性光學鉸鏈5；進入柔性光學鉸鏈5的光束經過反射鏡B8的多次反射，通過半波片9和偏振鏡10，實現(xiàn)干涉圖樣的調制，得到的多束偏振光在樣品15表面或內部匯聚發(fā)生干涉，形成干涉圖案。樣品15一般為金屬、合金、半導體材料、光敏樹脂或者聚合物材料。樣品15表面產生條紋、點陣、孔陣和梯度漸變圖案。本實施例中，所有關節(jié)6的夾角為90度，即通過調整導光管7的長度和有限的范圍內改變相鄰兩個導光管7的夾角實現(xiàn)三束光的相互干涉。箱體2和柔性光學鉸鏈5除了入光口和出光口，其余為全封閉結構。

實驗中，短脈沖相干激光光源1采用激光波長為355nm，脈沖5-8ns，頻率10Hz，采用三光束曝光的方式。每束激光的光斑直徑大小為14mm，空間角分別為0度、120度和240度，入射角均為12度，激光能量分別為1.3mJ、1.3mJ和1mJ，曝光時間為20s，光刻膠選用AR-P 3740，在Si襯底上以5000轉/分鐘，經過旋涂勻膠，前烘，三光束曝光，后烘和顯影等工藝流程后，獲得如圖4所示的干涉圖樣。