连续波激光直写技术在Ge-Sb-Se玻璃上制备微透镜及周期性结构的机理与应用研究

本文系统探讨了利用连续波（CW）激光直写技术在(GeSe2)100-x(Sb2Se3)x硫系玻璃表面制备微透镜阵列的创新方法。研究通过调控激光功率密度（CW激光波长655 nm/785 nm）、曝光时间与玻璃组分（重点关注共晶点x=40），成功实现了具有多晶相的高均匀性微透镜构筑，并证实其优异的光学聚焦性能，为可扩展微光学元件制造提供了新策略。

　　

Highlight

本研究重点揭示了Ge-Sb-Se硫系玻璃在连续波（CW）激光照射下独特的微透镜形成行为。与先前研究的硫系玻璃体系不同，该体系在特定曝光条件下会形成带有部分结晶相的微透镜结构。研究明确了影响微透镜形成的关键参数：玻璃转变温度（T_g）、光学穿透深度（d_p）、激光功率和曝光时间。对于成分为(GeSe₂)₆₀(Sb₂Se₃)₄₀的共晶玻璃，在优化参数下获得了最大高度的微透镜，且未改变其化学组成。通过原子力显微镜（AFM）和数字全息显微镜（DHM）进行的结构表征证实了微透镜具有高均匀性和可重复性。矩形和六边形配置的微透镜阵列展现出卓越的光聚焦能力，证明了Ge-Sb-Se玻璃在可扩展微光学应用中的潜力。

结论

将连续波（CW）激光直写技术应用于Ge-Sb-Se玻璃，揭示了其与先前研究体系不同的微透镜形成行为。特别是，该玻璃体系在特定曝光条件下倾向于形成具有部分结晶度的微透镜，这在早期研究的成分中并未观察到。本研究强调了影响微透镜形成的关键参数，包括玻璃转变温度（T_g）、光学穿透深度（d_p）、激光功率和曝光时间。