华中科技大学邓磊敏获国家专利权
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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利一种激光擦写式频率选择表面的制备方法及产品获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115666215B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210789249.X,技术领域涉及:H10N70/20;该发明授权一种激光擦写式频率选择表面的制备方法及产品是由邓磊敏;马浩然;段军;熊伟;高辉;陈天庭;刘翌;乔亚庆;杨少睿;李昊天设计研发完成,并于2022-07-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种激光擦写式频率选择表面的制备方法及产品在说明书摘要公布了:本发明属于电磁结构与激光加工相关技术领域,并公开了一种激光擦写式频率选择表面的制备方法,包括:在绝缘基体表面沉积高阻态记忆相变膜层和透射性保护层;通过不同阻态相变参数的脉冲激光对沉积的记忆相变膜层进行可逆诱导相变;采用激光扫描直接写入或掩膜投影加工,制得所需的频率选择表面产品。通过本发明,能够以高效可控、可靠性好的方式实现频率选择表面的制备、修改和重构功能。所制得的产品具有非易失性以及较强的稳定性能,可对谐振单元图形尺寸和阵列进行重复修改,确保复杂曲面的频率选择表面制备精度和质量,同时可大范围改变频率选择表面的谐振频率及传输通带。该制备方法还具备无污染、对绝缘基体表面不产生任何损伤等优点。
本发明授权一种激光擦写式频率选择表面的制备方法及产品在权利要求书中公布了:1.一种激光擦写式频率选择表面的制备方法,其特征在于,该方法包括下列步骤: 步骤一:采用薄膜沉积技术,在绝缘基体(1)的表面依次沉积高阻态记忆相变膜层(2)和透射性保护层(3);其中,所述高阻态记忆相变膜层(2)是由碲化锗和碲化锑组成的伪二元合金材料,且掺杂有包括银、氮之类的元素;该材料具有晶态和非晶态的两种结构形式,其在脉冲激光的激励下实现快速状态切换,并伴随着折射率、电导率这些物理性质的变化; 步骤二:输出脉冲宽度不大于纳秒、并且功率密度设定为1×1017Wm3至7.5×1017Wm3的脉冲激光,使该脉冲激光透过所述透射性保护层(3)对所述高阻态记忆相变膜层(2)进行区域选择性照射,且使得照射区域温度达到相变阈值温度,由此形成图案化低阻态相变膜层阵列结构(11)构成的贴片式谐振单元图案阵列;或者 首先输出脉冲宽度不大于纳秒、并且功率密度设定为1×1017Wm3至7.5×1017Wm3的脉冲激光,将全区域的所述高阻态记忆相变膜层(2)转换为低阻态膜层,再输出脉冲宽度不大于纳秒、并且功率密度为8×1017Wm3至10×1017Wm3的脉冲激光,使该脉冲激光透过所述透射性保护层(3)对所述低阻态膜层进行区域选择性照射,且使得照射区域温度达到熔化阈值温度并快速降温冷却,由此形成图案化高阻态相变膜层阵列结构(12)构成的缝隙式谐振单元图案阵列; 步骤三:采用掩膜投影加工法及通过激光投影装置来形成频率选择表面,其中,根据谐振单元图形阵列结构制备相应的掩膜板(10),贴附在所述高阻态记忆相变膜层(2)与所述透射性保护层(3)的表面上方,再采用脉冲激光经过所述掩膜板(10)的透光区域和所述透射性保护层(3),对所述高阻态记忆相变膜层(2)的相应区域进行摆动照射,图案化写入由所述图案化低阻态相变膜层阵列结构(11)构成的贴片式谐振单元图案阵列或者由所述图案化高阻态相变膜层阵列结构(12)构成的缝隙式谐振单元图案阵列,并形成具有稳定谐振频点和传输通带的频率选择表面; 所述激光投影装置由激光光源、光束整形系统、三维偏摆扫描系统、聚焦系统及掩膜系统构成,其中所述掩膜系统包括覆盖于所述高阻态记忆相变膜层(2)上的频率选择表面图案掩膜板;所述激光光源输出中心波长为300nm至1200nm、脉冲宽度不大于纳秒的脉冲激光,经所述聚焦系统获得所需的脉冲激光功率密度,通过所述三维偏摆扫描系统对所述掩膜系统进行偏摆扫描,聚焦激光束经由所述频率选择表面图案掩膜板直接图案化诱导记忆膜层相变,实现频率选择表面谐振图案的快速制备; 对于上述制得的频率选择表面而言,其具备如下的多种工作模式: 第一重构模式:采用脉冲宽度不大于纳秒的聚焦脉冲激光,输出可使相变膜层达到相变阈值温度的脉冲激光功率密度,或输出使相变膜层达到熔化阈值温度的功率密度并快速冷却,选择性诱导记忆相变膜层的部分区域正向或逆向相变,写入或擦去谐振单元图形的部分结构,修改谐振单元图案; 第二重构模式:采用脉冲宽度不大于纳秒的聚焦脉冲激光,输出可使相变膜层达到相变阈值温度的脉冲激光功率密度,增加谐振单元图形尺寸;或输出使相变膜层达到熔化阈值温度的功率密度并快速冷却,减小谐振单元图形尺寸; 第三重构模式:采用脉冲宽度不大于纳秒的脉冲激光,输出可使相变膜层达到熔化阈值温度的功率密度并快速冷却,诱导记忆相变膜层逆向相变,恢复原始的高阻态,擦去写入的整个谐振单元图形结构阵列;然后再采用脉冲宽度不大于纳秒的脉冲激光,输出可使相变膜层达到相变阈值温度的脉冲激光功率密度,诱导记忆相变膜层从高阻态快速转换为低阻态,控制脉冲激光扫描轨迹,重新写入另一种谐振单元图形结构阵列,从而实现重构复杂曲面频率选择表面的谐振工作点制备功能; 第四重构模式:采用脉冲宽度不大于纳秒的脉冲激光,输出可使相变膜层达到相变阈值温度的脉冲激光功率密度,诱导贴片型导电图形周围区域记忆相变膜层从高阻态快速转换为低阻态,构建具有与贴片型频率选择表面滤波功能不同的网栅阵列结构,实现电磁传输特性转换功能。
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