本發(fā)明涉及光芯片微納加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超快激光的光芯片陣列加工系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展，光通信寬帶建設(shè)的方向也在逐步由骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)等向ftth轉(zhuǎn)移。而作為ftth基本元器件諸如plc、plc光分路器、wdm、awg、半導(dǎo)體激光器、光柵等也面臨著降低功耗和減小制造成本的壓力。

目前，對(duì)光芯片的加工存在著加工工序復(fù)雜、加工難度大、加工效率低等問(wèn)題，傳統(tǒng)加工方法如化學(xué)腐蝕法、機(jī)械加工法等，對(duì)操作人員的要求較高，其加工品質(zhì)及其依賴于操作人員的技術(shù)熟練度。而使用諸如電子束加工則存在需要維持加工環(huán)境的真空狀態(tài)，其大大地增加了生產(chǎn)成本。激光加工技術(shù)是目前比較理想的加工手段，但其生產(chǎn)效率較低的問(wèn)題一直困擾著規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明針對(duì)多種光芯片，提供了一種超快激光的光芯片陣列加工系統(tǒng)及方法，采用激光陣列加工的方法可以在一次加工中獲得數(shù)十個(gè)光芯片，其加工效率高、品質(zhì)一致性好；其次，采用激光加工的方法，加工設(shè)備簡(jiǎn)單，對(duì)加工環(huán)境要求不高，因此大大降低了生產(chǎn)成本。

一種超快激光的光芯片陣列加工系統(tǒng)，沿光路方向包括激光光源、空間光調(diào)制器、擴(kuò)束器、反射鏡、微透鏡陣列、六維工作平臺(tái)，還包括氣浮平臺(tái)、中控計(jì)算機(jī)，

所述中控計(jì)算機(jī)分別與激光光源、空間光調(diào)制器、六維工作平臺(tái)相連用于整個(gè)系統(tǒng)的控制；

所述氣浮平臺(tái)設(shè)置在六維工作平臺(tái)下面用于承載六維工作平臺(tái)；

所述激光光源，用于提供加工所需的激光；

所述空間光調(diào)制器，用于將入射的單光束反射為一定數(shù)目、空間分布的多光束，以達(dá)到分光的目的；

所述擴(kuò)束器，用于對(duì)入射多束光進(jìn)行光束整形，從而獲得平行度高、發(fā)散角小的光束；

所述反射鏡，用于改變?nèi)肷涠喙馐姆较颍沟谜麄€(gè)系統(tǒng)的光路布局更加緊湊；

所述微透鏡陣列，用于對(duì)入射多光束進(jìn)行聚焦，獲得一定大小的聚焦光斑；所述六維工作平臺(tái)，用于相對(duì)聚焦光斑在六個(gè)自由度方向上運(yùn)動(dòng)，加工出所需圖案。

其中，所述六維工作平臺(tái)，其表面有真空吸附孔，光芯片的基底通過(guò)真空吸附孔吸附在六維工作平臺(tái)上。

其中，所述激光光源為飛秒激光或皮秒激光。

其中，所述六維工作平臺(tái)的六個(gè)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檠豿軸移動(dòng)、沿y軸移動(dòng)、沿z軸移動(dòng)、繞x軸旋轉(zhuǎn)、繞y軸旋轉(zhuǎn)、繞z軸旋轉(zhuǎn)。

一種采用上述所述的超快激光的光芯片陣列加工系統(tǒng)的加工方法，包括以下步驟：

步驟s1、將基底安裝在六維工作平臺(tái)上，完成其定位、夾緊工序；

步驟s2、啟動(dòng)超快激光的光芯片陣列加工系統(tǒng)，設(shè)置激光光源參數(shù)；

步驟s3、分光，利用中控計(jì)算機(jī)生成的多幅計(jì)算機(jī)全息圖，將其疊加并加載到空間光調(diào)制器上形成多個(gè)衍射光柵的疊加；當(dāng)單光束入射到空間光調(diào)制器時(shí)，將會(huì)得到一定數(shù)目、空間分布的多光束；

步驟s4、擴(kuò)束整形、聚焦，經(jīng)分光后的多光束經(jīng)擴(kuò)束器整形，得到平行度高、發(fā)散角小的多光束；整形后的多光束經(jīng)反射鏡入射到微透鏡陣列，將多光束聚焦到所要加工的光芯片的基底表面；

步驟s5、刻寫加工，被加工的光芯片的基底安裝在六維工作平臺(tái)上，隨六維工作平臺(tái)在六個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)，根據(jù)事先所編寫好的運(yùn)動(dòng)程序，每束光即可將焦點(diǎn)處的基底材料去除并形成圖案，最終得到所需的圖案陣列。

其中，還包括步驟s6、對(duì)完成加工的光芯片，進(jìn)行打磨、清洗處理。

有益效果：

本發(fā)明提供了一種一種超快激光的光芯片陣列加工系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)沿光路方向包括激光光源、空間光調(diào)制器、擴(kuò)束器、反射鏡、微透鏡陣列、六維工作平臺(tái)，還包括氣浮平臺(tái)、中控計(jì)算機(jī)，所述中控計(jì)算機(jī)分別與激光光源、空間光調(diào)制器、六維工作平臺(tái)相連用于整個(gè)系統(tǒng)的控制；所述氣浮平臺(tái)設(shè)置在六維工作平臺(tái)下面用于承載六維工作平臺(tái)。本發(fā)明采用激光陣列加工的方法可以在一次加工中獲得數(shù)十個(gè)光芯片，其加工效率高、品質(zhì)一致性好；其次，采用激光加工的方法，加工設(shè)備簡(jiǎn)單，對(duì)加工環(huán)境要求不高，因此大大降低了生產(chǎn)成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明超快激光的光芯片陣列加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中5×5陣列在基底上的劃分。

圖中：

1-激光光源；2-空間光調(diào)制器；3-擴(kuò)束器；4-反射鏡；5-微透鏡陣列；6-六維工作平臺(tái)；7-氣浮平臺(tái)；8-中控計(jì)算機(jī)；9-基底；10-真空吸附孔。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的超快激光的光芯片陣列加工系統(tǒng)及方法作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種超快激光的光芯片陣列加工系統(tǒng)，沿光路方向包括激光光源1、空間光調(diào)制器2、擴(kuò)束器3、反射鏡4、微透鏡陣列5、六維工作平臺(tái)6，此外還包括氣浮平臺(tái)7、中控計(jì)算機(jī)8、基底9、真空吸附孔10；

所述中控計(jì)算機(jī)8分別與激光光源1、空間光調(diào)制器2、六維工作平臺(tái)6相連用于整個(gè)系統(tǒng)的控制；

所述氣浮平臺(tái)7設(shè)置在六維工作平臺(tái)6下面用于承載六維工作平臺(tái)6。

所述激光光源1可以是飛秒激光、皮秒激光等超快激光，提供加工所需的激光。

所述空間光調(diào)制器2，可將入射的單光束反射為一定數(shù)目、空間分布的多光束，以此達(dá)到分光的目的。

所述擴(kuò)束器3，用于對(duì)入射多束光進(jìn)行光束整形，從而獲得平行度高、發(fā)散角小的光束。

所述反射鏡4，用于改變?nèi)肷涠喙馐姆较颍沟谜麄€(gè)系統(tǒng)的光路布局更加緊湊。

所述微透鏡陣列5，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，其具有一定數(shù)目、空間分布的微透鏡，每束光可對(duì)應(yīng)于一個(gè)微透鏡，用于對(duì)入射多光束進(jìn)行聚焦，獲得一定大小的聚焦光斑。

所述六維工作平臺(tái)6，其表面有真空吸附孔10，用于帶動(dòng)光芯片的基底9在六個(gè)自由度方向上的運(yùn)動(dòng)，從而使得基底9與聚焦光斑之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出所需圖案。

其中，所述六維工作平臺(tái)6的六個(gè)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檠豿軸移動(dòng)、沿y軸移動(dòng)、沿z軸移動(dòng)、繞x軸旋轉(zhuǎn)、繞y軸旋轉(zhuǎn)、繞z軸旋轉(zhuǎn)。

應(yīng)用上述實(shí)施例的超快激光的光芯片陣列加工系統(tǒng)，本發(fā)明提供的超快激光的光芯片陣列加工方法，其步驟如下所述。

以5×5陣列的二氧化硅脊型光波導(dǎo)的加工為例，其步驟如下：

步驟一，準(zhǔn)備好合適規(guī)格的基底9，本實(shí)施例選用的基底9為二氧化硅晶圓基底，將基底9安裝在六維工作平臺(tái)6上，完成其定位、夾緊工序。

步驟二，啟動(dòng)飛秒激光的光芯片陣列加工系統(tǒng)，設(shè)置好飛秒激光器的功率、重復(fù)頻率等參數(shù)。

步驟三，分光：多光束中的每束光可由對(duì)應(yīng)的一副計(jì)算機(jī)全息圖產(chǎn)生，因此由多幅計(jì)算機(jī)全息圖疊加就可實(shí)現(xiàn)多光束；根據(jù)加工要求，設(shè)計(jì)并生成總共25幅計(jì)算機(jī)全息圖，將其疊加并加載到空間光調(diào)制器2上形成25個(gè)衍射光柵的疊加；當(dāng)單光束入射到空間光調(diào)制器2時(shí)，將會(huì)得到總共25束、按5×5陣列分布的多光束。

步驟四，擴(kuò)束整形、聚焦：經(jīng)分光后的多光束經(jīng)擴(kuò)束器3整形，得到平行度高、發(fā)散角小的多光束；整形后的多光束經(jīng)反射鏡4入射到微透鏡陣列5，其每個(gè)光束對(duì)應(yīng)一個(gè)微透鏡，將多光束聚焦到所要加工的基底9表面；如圖2所示，基底9上根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)劃分好5×5的網(wǎng)格（用虛線表示），光束聚焦于每個(gè)網(wǎng)格的相同位置。

步驟五，刻寫加工：被加工基底9安裝在六維工作平臺(tái)6上，隨六維工作平臺(tái)6在六個(gè)方向（延x軸移動(dòng)、延y軸移動(dòng)、延z軸移動(dòng)、繞x軸旋轉(zhuǎn)、繞y軸旋轉(zhuǎn)、繞z軸旋轉(zhuǎn)）上運(yùn)動(dòng)，即經(jīng)聚焦的多光束保持靜止，六維工作平臺(tái)6相對(duì)于多光束做六維方向上的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)事先所編寫好的運(yùn)動(dòng)程序，每束光即可將焦點(diǎn)處的基底9材料去除并形成圖案，最終會(huì)得到所需的圖案陣列。

步驟六，對(duì)完成加工的5×5二氧化硅脊型光波導(dǎo)陣列按劃分的網(wǎng)格沿虛線切割，經(jīng)打磨、清洗等處理得到單個(gè)的二氧化硅脊型光波導(dǎo)。

本發(fā)明的核心在于提供一種超快激光的光芯片陣列加工系統(tǒng)及方法，采用激光陣列加工的方法可以在一次加工中獲得數(shù)十個(gè)光芯片，其加工效率高、品質(zhì)一致性好。其次，采用激光加工的方法，加工設(shè)備簡(jiǎn)單，對(duì)加工環(huán)境要求不高，因此大大降低了生產(chǎn)成本。

以上所述為本發(fā)明的最佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。例如：使用不同類型的激光器作為激光光源，設(shè)置不同的加工參數(shù)，生成不同形式的多光束陣列，上述加工系統(tǒng)模塊的不同組合等。