本发明涉及结构化基底领域，尤其是涉及通过激光干涉结构化使透明基底的表面和内部结构化的设备和方法。另外，本发明涉及结构化后的基底-在此示例为扁平基底，尤其是包括周期性点结构的所谓的抗反射玻璃-带有抗反射特性。
背景技术：
1、从现有技术中已知处理表面的方法，通过所述方法能够以减少基底的反射的方式改变透明基底(尤其是玻璃，也包括固体聚合物)的表面。典型的工艺是向基底的表面涂覆附加材料从而抗反射(所谓的结构或者建层工艺)，其中各种材料的折射率不同。
2、例如，在us 8,557,877 b2中，说明了一种可行的建层工艺。在该工艺中，首先由至少两种化学起始材料生产涂层溶液，然后降低涂层溶液的ph值，并且在将涂层溶液涂覆到所需基底之前，可选地利用另一种溶液进行稀释。这种涂层工艺使用通常具有负面环境影响而且处理和处置成本高、耗时长的各种化学物质。
3、这种工艺基于通过破坏性干涉来降低反射比。在此，用于涂层的材料的折射率必须与将要被涂覆的基底和基底周围的介质(通常为空气)相匹配。由于并不是每种涂层材料都能够以相同的方式进行处理，因此这样的过程需要针对涂覆不同的基底材料使用不同的工艺。
4、因此，us 10,459,125 b2描述了如下的工艺：通过向基底涂敷聚合物薄膜，从而在基底上以化学的方式生成所谓的蛾眼结构。这种结构以蛾眼原理为模型，在其表面上存在规则排列的纳米结构，其尺寸小于入射到其上的光的波长。这在基底周围的介质与基底本身之间的过渡处建立了具有渐变折射率的层，明显减少了反射。
5、以这种方式生产的薄膜能够独立于将要涂覆的基底而使用，因为反射的减少并不取决于用于涂层的材料的折射率。然而，这种涂层方法仍然基于化学物质，存在上述缺点。
6、另外，以这种方式生产的涂层容易受到机械应力(磨损、冲击等)的影响，并且因此老化快。因此，一段时间后，涂层经常从基底脱落和/或失去其减少反射的特性。
7、wo 2019/166836 a1描述了一种用于生产抗反射结构的方法，在所述抗反射结构中，使用激光对基底的表面进行加工，从而给予其抗反射特性。利用聚焦激光束对基底材料进行改性，由此通过使用激光诱导周期性表面结构(laser-induced periodic surfacestructures，lipss)的自组装过程建立纳米结构。通过适当选择激光能量密度以及基底表面上的光束焦点的叠加，能够产生准周期性重复结构。这产生了抗反射表面。以这种方式不需要化学品，并且能够加工多种多样的基底材料。
8、然而，由于lipss的基础的自组装过程，这种方法连续工作并且耗费时间。由于lipss通过仅在附近的表面区域反复加工而形成，所以不能在单一步骤中大面积地建立纳米结构。另外，结构的规则性取决于特定的工艺和环境条件，使得表面条件的偏差(略有不同的材料、微观污染)能够导致结果的改变。
9、ep 2431120 a1公开了一种薄膜的直接结构化的方法，其中通过干涉激光束而能够在金属薄膜中产生周期性结构。在该过程中，若干脉冲激光束被引导到薄膜上，凭此其在干涉区域中发生干涉，使得薄膜的材料在高强度区域内气化。所述工艺的特征在于以下事实：通过调节激光束的强度或者在z方向(即，在入射激光束的方向上，或者远离其的方向)使薄膜移位而能够改变所产生的结构。附加的光学元件被用于在激光束之间建立相移，这影响干涉图案。入射激光束通过聚焦元件而聚焦到薄膜的表面上，并且由此减小尺寸，产生薄膜材料气化的高强度区域。
10、该过程需要改变入射激光束的强度的方式。这能够通过指定特定的激光辐射源或者通过使用控制激光束的强度的单元来完成。强度必须依据薄膜材料的蒸发阈值来设定。因此，不同的激光辐射源必须用于不同的材料，或者需要额外的强度控制的元件。使光学元件移位无法允许产生的干涉图案的控制。当加工具有高蒸发阈值的材料时，还能够想到对激光束的光路中的光学元件的损坏。
11、在us2004/0227927 a1中，公开了一种用于干涉测量的设备，其设计为在焦点上产生具有可变频率的干涉图案，其中所述设备包括可移动的分束器元件和可移动的反射器，所述分束器元件和反射器将入射激光束分成两个激光子光束，并且偏转激光子光束中的至少一个，其中通过移动分束器元件和反射器能够改变频率。通过机动平台来移动分束器元件和反射器。
12、该设备具有复杂且容易磨损的结构，因为仅通过移动两个光学元件(即，分束器元件和反射器)才能够实现影响所产生的干涉图案的频率的光束整形。另外，分束器元件与反射器之间的距离是固定的，并且它们在电动平台上的布置是占用空间的。
13、从科学出版物(“microfabrication and surface functionalization of sodalime glass through direct laser interference patterning(通过直接激光干涉图案化的钠钙玻璃的微加工和表面功能化)”，soldera等人，《纳米材料》，2021)已知直接激光干涉图案化的方法。然而，这些方法需要对光路中的一个以上的光学元件进行复杂的修改和重组，以控制生成的结构。在基底(针对所需结构宽度以不同要求将基底结构化)的生产量高的工业应用中，这需要定期移动和调整光路中的光学元件，这降低了工艺的灵活性，并且使光学元件在每次使用时因相应的光学元件的新调整而面临更大的磨损和损坏风险。
14、此外，能够通过直接激光干涉结构化制造的最小结构尺寸被限于微米范围。如在出版物中发现的，能够产生的最小尺寸处于在某些情况下明显大于可见光谱中的辐射波长的范围。以这种方式制造的抗反射结构可能会对波长特别短的光产生不期望的衍射图案，并且不适用于防止这些波长范围内的反射，或者不适用于确保来自完整可见光谱的入射光线的传输。
15、另一个出版物(“improving throughput and microstructure uniformity indirect laser interference patterning utilizing top-hat shaped beams(利用平顶光束提高直接激光干涉图案化的生产量和微结构均匀性)”，el-khoury等人，《researchsquare》，2021)公开了在光学装置中使用具有高斯和平顶轮廓的激光束用于在基底上生成干涉图案，其中光学装置包括激光束源、第一偏转元件、光束整形元件、分束器元件、另外的偏转元件以及聚焦元件。干涉图案的周期性能够通过使光学元件相对于彼此移动来调节，尤其是通过移动激光(子)光束的光路中的另外的偏转元件。
16、在此，需要大量的光学元件来产生干涉图案，使复杂且易磨损的装置成为必要的。此外，能够产生的结构周期被限于最小6.7μm。
17、此外，已知一种使用激光图案烙印建立分层显微组织的方法(“hierarchicalmicrotextures embossed on pet from laser-patterned stamps(由激光图案烙印在pet上压印分层显微组织)”，bouchard等人，《材料》，2021)，其中使用直接激光写入(directlaser writing，dlw)和直接激光干涉图案化(direct laser interference patterning，dlip)建立激光图案烙印。使用固定光学装置，这对于干涉图案产生3.1μm的预定结构宽度。以这种方式产生的尺寸在低微米范围内的干涉图案，叠加在通过直接激光写入产生的激光图案上。在此，激光束被直接引导到材料上，从而在最大强度区域内的基底上建立结构，尤其是锥体结构。在此，所述结构的直径通常为大约110μm，这是干涉结构化产生的结构周期的倍数。通过叠加两种结构而在基底中建立的结构被称作分层结构。
18、然而，所给出的方法并不适用于在大面积的基底上制造抗反射涂层，因为结构化工艺由若干工艺步骤组成(首先使用dlw，然后使用dlip进行连续结构化)，并且使用相同的装置能够制造的最小结构尺寸被限于指定尺寸(3.1μm)。因此，所示的设备和所述的方法并不适用于在一个结构化步骤内制造均匀的抗反射结构，而且也不适用于制造对整个可见光光谱中的电磁波具有抗反射特性、结构宽度可变的抗反射结构。
19、us2001/035991 a1公开了一种干涉光刻系统，利用所述系统能够将入射激光束划分为两个以上的部分(“子光束”)，并且利用所述系统能够在薄光刻胶层中制造三维表面结构，凭此这种表面结构能够形成为圆柱形或者杯形孔。然而，专利说明书并未公开这种结构化的基底具有抗反射特性，或者为了产生抗反射特性需要如何设计这样的结构。
20、ep 2596899 b1公开了用于对大量样品发生干涉结构化的设备和方法。所述设备包括将激光束聚焦到样品体积中的聚焦装置。激光束还能够沿不平行于第一空间方向的另一个空间方向被聚焦。设备包含扩束和分束装置，其位于聚焦装置之后的光路中并且使激光束扩束。只有一个这样的只适用于将激光束分成两个部分光束的分束器是扩束和分束装置的一部分。
技术实现思路
1、本发明的目的/目标
2、因此，本发明的目的为提供一种设备和方法，利用所述设备和方法，在不使用给予材料抗反射特性的环境有害化学品的状态下，能够制造表面(例如，透明和/或大面积的表面)的直接图案。
3、另外，本发明的目的为制造图案，所述图案尽可能是鲁棒的并且通过使用透明物质而不损失其效果。另外，应当能够在短时间内对大量样品进行结构化。
4、本发明的又一个目的为提供通过不依赖于激光辐射源的强度的激光干涉进行图案化的方法。所述方法应当配置为使得即使在将要图案化的基底上的高强度下，光学元件也不受损坏。
5、技术方案
6、本发明提供一种设备，其能够通过激光干涉图案化实现基底(例如，大面积和/或透明的基底)的图案化。通过该设备，能够在透明的基底的表面上或者内部生成尺寸在微米和亚微米范围内的周期性点结构，这给予基底抗反射特性(增加的透射性)。
7、根据本发明，该目的通过根据权利要求1的激光干涉图案化设备达到，所述激光干涉图案化设备用于基底(例如，将要在本文中提及的大面积和/或透明的基底)的直接激光干涉图案化，所述激光干涉图案化设备包括
8、-激光辐射源(1)，其用于发出激光束，
9、-分束器元件(2)，其布置在所述激光束的光路(3)中，
10、-聚焦元件(4)，其与所述分束器元件连续地布置在激光的光路中，并且配置为使得在干涉区域中子光束以子光束能够在基底(5)(优选大面积和/或透明的基底)的表面或者体积内发生干涉的方式穿过，
11、其中，分束器(2)在光路(3)中沿着其光轴能够自由移动，并且其中分束器(2)布置为将激光辐射源(1)发出的入射激光束分成至少2个，优选为至少3个子光束，更优选地至少4个，特别是4至8个，即4、5、6、7或者8个子光束。
12、特别优选地，分束器(2)设置为使得其将入射激光束分为偶数倍个，即，2、4、6或者8个子光束，最优选地为4个子光束。
13、替代地或者另外地，分束器(2)能够设置为使得其包括第一分束器和与第一分束器连续布置的至少一个另外的分束器，其中第一分束器将入射激光束分成至少两个子光束，而另外的分束器布置在子光束的至少一个光路中，并且在该子光束穿过时将其分成至少两个子光束。
14、为了基底(5)，优选为大面积和/或透明的基底的激光干涉图案化，激光辐射源发出的激光束被分束器元件(2)分成至少3个，优选至少4个子光束。从现有技术已知只有双光束干涉(即，通过两个子光束的干涉的图案化)。然而，这种双光束干涉只在基底上产生线性图案。
15、随后，在同样已知为干涉像素的干涉区域中，子光束被聚焦元件(4)偏转，使得它们在基底(5)表面或者内部发生干涉，基底优选为大面积和/或透明的基底。
16、这允许生成尺寸在微米和亚微米范围内的二维周期性点结构，其结构周期能够通过沿着其光轴移动分束器元件(2)而自由调节。能够对基底(5)进行大面积处理，优选为大面积和/或透明的基底。
17、此外，能够在说明书和从属权利要求中发现进一步有益的实施例。
18、主要优点
19、本文限定的设备的一个优点在于，当对基底进行图案化时，尤其是当创建具有抗反射特性的结构时，该设备和借助该设备而能够实现的方法能够免除化学品的使用和其昂贵的处置费用。另外，还能够免除基底的净化。
20、此外，利用所述设备能够处理多种基底，优选为大面积和/或透明的基底，尤其是透明的材料。由于工艺不依赖于折射率或者某些涂层材料与基底的附着力，因此该工艺比传统的化学工艺更加灵活。
21、与wo 2019/166836 a1相比，根据该方法的处理时间明显更短，因为通过至少3个，优选至少4个入射的子光束在干涉区域中的干涉确保了结构的周期性，而不是更耗时的自组装过程的结果。相比于传统方法的另一个优点在于能够控制生成的微结构/纳米结构的形状(结构设计；几何形状)。结构的几何形状能够通过干涉(子)光束的数量、偏振以及通过设定工艺参数来控制，由此以有针对性的方式影响抗反射特性。
22、同样值得一提的是，以这种方式建立的周期性点结构的稳定性比传统涂层更加耐用，因为它不能随着时间的推移和使用中引起的应力而从将要涂覆的基底脱落。
23、如果在体积内，即，在基底(优选为大面积和/或透明的基底)的内部，特别是在透明材料中，实施图案化，则所产生的结构(即，图案化基底的周期性点结构)不如传统涂层对冲击和磨损敏感。发明人已经发现，材料内部(即，表面以下)的结构(在本文中也称作纹理)并不一定产生抗反射特性。然而，材料内部的纹理对于诸如产品保护、光学数据存储、装饰等的其他应用是有利的。
24、特别有益的是，本文所公开的设备的设置或者光学部件的布置允许以非常高的图案化速率(达到0.9m2/min，尤其是在0.01至0.9m2/min的范围内，优选在0.05至0.9m2/min的范围内，最优选地在0.1至0.9m2/min的范围内)对基底进行图案化。这通过光学元件的优选选择能够扩大至少三个子光束重叠的区域的事实来确保，凭此在一个工艺步骤中能够辐射大的面积。与本领域技术人员已知的方法(诸如直接激光写入)相比，无需强烈聚焦来生成高分辨率特征。
25、这样的设置有益地允许快速扫描基底的表面，使得能够实现高图案化速率(达到3m2/min，尤其是在0.05至2m2/min的范围内，优选在0.1至1m2/min的范围内，最优选地在0.1至0.9m2/min的范围内)。精确的图案化速率尤其是取决于可用的激光功率。利用具有更高激光功率的未来技术，因此能够实现甚至更高的图案化速率。
26、具体描述
27、根据本发明的设备描述了一种用于基底的激光干涉图案化的结构，例如用于制造图案化基底的大面积和/或透明的基底，包括微米或者亚微米范围内的周期性点结构，尤其是用于在基底上或者该基底的体积内(即，内部)制造所谓的抗反射玻璃。
28、基底
29、为了本发明的目的，术语基底指的是表面在若干空间方向上具有延伸的基底。基底，优选为大面积和/或透明的基底，可以是平面基底或者曲面基底，例如抛物面基底。为了本发明的目的，大面积还意味着基底(优选为大面积和/或透明的基底，例如在x和y方向上的平面基底)的范围，或者沿着其曲率半径的曲面基底的范围大于至少三个子光束相互干涉的区域的范围。
30、在优选实施例中，基底为在x和y方向上的扩展或者沿着曲率半径的扩展小于或者等于至少三个子光束相互干涉的区域的扩展的基底。在一个工艺步骤中(在激光脉冲期间)基底的均匀图案化是可能的。
31、在特别优选的实施例中，基底为大面积的基底，其在x和y方向上的范围或者沿着曲率半径的范围大于至少三个子光束相互干涉的区域的范围。通过在x和y平面中移动基底，在若干个工艺步骤(利用若干个激光脉冲)中对基底进行大面积、均匀的结构化是可能的。基底能够通过旋转或者平移移动，或者通过旋转和平移的叠加移动。
32、为了本发明的目的，术语基底是指具有反射表面的固体材料。这样的材料的示例为金属、聚合物、陶瓷以及玻璃。
33、关于能够通过应用根据本发明的激光干涉图案化方法处理的具有本文所限定的周期性点结构(尤其是具有抗反射特性)的基底，在本发明的范围内，存在多种透明和半透明材料以及非透明材料的选择。
34、在特别优选的实施例中，大面积的基底包括透明材料。
35、通常，透明材料具有高可见光透射率，虽然这依据应用而变化。在可见光范围(波长380nm至780nm)中的光谱中没有偏差的状态下，透明材料的透射率不低于70％，优选不低于80％，更优选地不低于90％。
36、基底的几何形状能够是可变的；因此，能够使用例如为平面、具有曲面或者表面不规则性的大面积基底和/或非大面积基底，诸如管子或者纤维。
37、优选地，基底为大面积和/或透明材料。
38、基底能够被设计为柔性和/或可弯曲的基底，如柔性玻璃薄膜、(人造)皮革、金属箔、薄片或者塑料薄膜，诸如用于例如太阳能薄膜或者显示器。
39、在特别优选的实施例中，大面积的基底包括透明材料，优选地，基底由透明材料组成。就本发明而言，如果材料或者基底至少对于1nm与1m之间的电磁辐射光谱的子范围具有高透射率，那么材料或者基底是透明的。例如，这样的部分范围为从380nm至780nm的可见光范围内的电磁辐射，或者还包括从780nm至5000nm的红外光范围内的电磁辐射，或者红外光(热辐射)范围内的电磁辐射，或者微波辐射范围内的电磁辐射，尤其是从1mm至10m的波长范围内的雷达辐射，或者为根据所需应用，尤其是根据激光源的波长而调整的其他部分范围。这样的子范围优选具有至少波长的10％或者50％的宽度，这形成子范围的下限。出于本发明的目的，针对部分范围内的每个波长，即，针对部分范围内的整个光谱，部分范围内的高透射率为至少50％，优选至少70％，或者特别优选地至少80％或者至少90％的透射率。然而，透明基底还能够被描述为针对可见光范围内的某些波长范围选择性地具有高透射率的基底，例如，基底针对具有从500nm至800nm范围内的波长的电磁辐射具有高透射率。透射率能够随透射的波长范围而变化，例如，针对从380nm至500nm的范围内的波长不小于70％，而针对从500nm至750nm的范围内的波长不小于90％。例如，基底透射具有从380nm至780nm的波长的辐射。在从450nm至690nm的波长，具有特别高的透射率，例如90％；在此以下和以上的波长，透射率例如为70％。
40、透明材料的半透明性也提供了能够在基底的体积中的平面/内部进行激光干涉工艺的优点。
41、出于本发明的目的，透明材料包括多种透明材料，尤其是玻璃(例如，硼硅酸盐玻璃、石英玻璃、碱土碱硅酸盐玻璃(例如，钠钙玻璃)、硅酸铝玻璃、金属玻璃)，也包括固体聚合物(例如，聚碳酸酯，诸如和聚碳酸酯混合物，诸如和聚甲基丙烯酸甲酯，诸如聚酯；聚对苯二甲酸乙二酯，聚丙烯，聚乙烯)以及透明陶瓷(例如，尖晶石陶瓷，诸如mg-al尖晶石、alon、氧化铝、钇铝石榴石、氧化钇或者氧化锆)或者它们的混合物。聚碳酸酯为均聚碳酸酯、共聚碳酸酯以及热塑性聚酯碳酸酯。
42、根据特别优选的实施例，透明材料包括玻璃(如本文所限定的)或者固体聚合物(如本文所限定的)。
43、玻璃的硅酸盐框架优选地针对170nm与5000nm之间的范围(即，包括380nm至780nm的范围内的可见光并且包括红外辐射的波长范围)内的波长提供透射窗口。
44、或者，基底(优选为大面积和/或透明的基底)还能够包括不透明材料。通过对非透明材料进行图案化，在非透明材料的表面上建立如本文所限定的微米或者亚微米范围内的周期性点结构。因此，能够在不透明材料上生成具有抗反射特性的结构，凭此不透明基底的表面的原始粗糙度(即，应用根据本发明的图案化之前)在宏观范围内保持不变或者几乎不变，从而有效地引起不透明材料的其他反射表面(例如，金属表面)的反射减少。合适的非透明材料包括金属(例如，硅、铝、铜、金)、金属合金(例如，钢、黄铜)、陶瓷材料(例如，氧化锆、二氧化钛、二氧化锆)以及聚合物(peek、聚醚醚酮；聚氟烃，诸如特氟龙)及其组合。例如，这样的图案化基底适合作为阴模，用于在另一个基底上间接应用或者生成结构。例如，图案化基底能用作“印章”，以在任意数量的其他基底上建立与基底上建立的结构颠倒的结构。另外，这样的图案化基底展现了电磁辐射的增加的衍射，凭此基底的图案化导致基底的定向反射的减少。由于结构尺寸，在这些结构上发生散射过程，这是由处于基底水平(尤其是其表面之一)的干涉图案化引入的。
45、点结构/干涉图案/抗反射玻璃
46、本发明还包括具有抗反射特性的图案化基底(5)，其中图案化基底包括微米或者亚微米范围内的周期性点结构，其中周期性点结构由倒锥体形成，并且其中倒锥体相对于其相应的鞍点或者高度中心(圆形基部)周期性间隔从50nm至50μm的范围内的距离，优选在从50nm至20μm的范围内，更优选地在从100nm至4μm的范围内，更优选地在从100nm至2μm的范围内，甚至更优选地在200nm至1.5μm范围内，特别极其优选地在300nm至800nm范围内。
47、出于本发明的目的，术语倒锥体是指具有圆形、椭圆形、三角形或者大致矩形基部的结构，尤其是具有圆形基部，所述结构在竖直方向上呈圆锥形集中到基底上，并且在其鞍点处具有圆锥形顶端。倒锥体是在图案化工艺期间形成，即，当激光脉冲由于撞击基底的高强度区域而撞击将要进行结构化的基底时，凭此基底上或者基底内的倒锥体之间的区域由于强度为零的破坏性干涉而基本上保持未被结构化。因此，通过将激光(子)光束聚焦在基底上或者基底内，形成强度分布所指定的反面。所描述的倒锥体的形状是指布置在基底的表面上的点结构。在体积内的平面上或者沿着体积内的平面的点结构的布置导致对称的形状。出于本发明的目的，通过激光干涉结构化在体积内产生的点结构也被称作倒锥体。
48、例如，通过相对于聚焦的激光(子)光束的入射角使基底倾斜，通过使干涉体积(即，体积像素、体素；子光束在基底表面上或者基底体积中聚焦使得它们在干涉区域中发生干涉所处的角度)向基底倾斜，例如通过使设备向基底倾斜，或者通过它们的组合，能够产生具有椭圆形基部的锥体。根据优选实施例，通过使基底相对于聚焦的激光(子)光束的入射角倾斜而产生具有椭圆形基部的锥体。
49、出于本发明的目的，结构的周期被称作λ。其通常取决于干涉激光(子)光束的波长、干涉激光(子)光束的入射角以及干涉激光(子)光束的数量。
50、出于本发明的目的，具有抗反射特性的图案化基底(在本文中称作抗反射玻璃)描述了具有周期性点结构的基底(优选为大面积和/或透明的基底)，周期性点结构的结构宽度在微米和亚微米的范围内，即，在从50nm至50μm的范围内。当产生的结构的尺寸(即，各锥体的结构周期和尺寸)在小于可见光的波长的范围内时，实现这些抗反射特性。
51、在物理学中，反射是电磁波在折射率不同的材料的界面上的反弹。光在透明的基底中的反射角和透射角通常能够使用斯涅尔折射定律计算如下
52、n1sinδ1＝n2sinδ2
53、其中，n1和n2分别指示空气和基底的折射率，而δ1和δ2分别指示入射光束和反射光束的角度。
54、由于基底(优选为大面积和/或透明的基底)的表面上或者体积内的周期性点结构，基底的折射率以产生渐变折射率的方式发生变化。因此，波长大于周期性点结构的结构周期λ的光越来越多地透过。波长短于或者等于周期性点结构的光则在表面发生衍射。
55、在本发明的上下文中，抗反射特性是指尺寸在入射电磁波的范围内的周期性点结构，使得入射波以没有反射被理解为“干扰”的方式被衍射远离观察者。另外，就本发明而言，抗反射特性还包括第一介质(例如空气)与基底(优选为大面积和/或透明的基底)之间的边界处的折射率是渐变的，使得针对入射电磁波不存在从一种介质向其他介质的明显过渡，并且入射电磁波越来越多地透过。
56、出于本发明的目的，具有抗反射特性的图案化基底还描述了这样的基底：包括周期性点结构，其中周期性点结构由叠加结构组成，其中至少一个结构具有在亚微米范围内的尺寸，并且其中至少一个结构由倒锥体(如本文所限定)形成，所述倒锥体尤其是能够通过干涉激光束产生。
57、例如，当使用干涉激光束时，通过相应地配置参数(激光辐射源的选择、光学元件的排列、脉冲持续时间和强度、撞击干涉像素的激光脉冲数量)，能够使周期性点结构，尤其是由叠加结构组成的周期性点结构，最佳地符合相应的应用的要求。
58、例如，以这种方式产生的具有抗反射特性的结构为周期性点结构，其由平均尺寸在微米范围内的倒锥体组成，尤其是相对于它们相应的鞍点或者高度中心的平均距离为1μm至50μm。在该周期性点结构上叠加有另外的结构，叠加结构的平均尺寸优选在激光波长λ或者λ/2的范围内，尤其是从100nm至1000nm，优选100nm至800nm，特别优选地100nm至600nm，尤其是100nm至400nm。出于本发明的目的，这样的结构也被称作分层结构。
59、特别地，叠加结构具有准周期波结构，其中叠加结构区域内的基底的表面上的材料具有连续的波峰和波谷，其周期性在亚微米范围内，特别优选地在从100nm至1000nm的范围内，优选在从100nm至800nm的范围内，特别优选地在100nm至600nm的范围内，尤其是100nm至400nm的范围内。
60、在图案化工艺期间形成波结构，即，当激光脉冲由于出现高强度区域的结果而撞击在将要结构化的基底上时，通过自组装工艺进行图案化，通过高强度区域中的激光脉冲至少部分地熔化基底材料而激发所述自组装工艺。特别地，利用激光诱导周期性表面结构(lipss)产生波结构，这些表面结构的产生与通过干涉激光束产生周期性点结构相结合。
61、或者，根据本发明，叠加在平均尺寸在微米范围内的倒锥体的点结构上的波结构，也能够通过随后应用另外的干涉像素而应用于(预结构化的)基底的表面，凭此相对于由统计平均范围(100nm至1000nm，优选在100nm至800nm的范围内，特别优选地100nm至600nm，例如在从200nm至500nm的范围内，尤其是在从100nm至400nm的范围内)内的另外的干涉像素形成的锥体，利用另外的干涉像素产生的结构具有结构周期。
62、有益地，通过干涉激光束以及使用激光诱导的周期性表面结构，因此能够对基底(例如具有抗反射特性)进行大面积图案化，而无需接受较长的处理时间或者大量可连续执行的处理步骤。因此，本发明能够同时生成分层结构，在技术领域中，既能够用于具有抗反射特性的基底的领域，也能够用于具有抗结冰和/或抗起雾特性的自清洁、疏水或者超疏水以及亲水或者超亲水的领域。
63、根据本发明的优选实施例，通过利用若干激光(子)光束与基底的表面呈45°至90°(垂直)的角度(优选呈60°至90°的角度，特别优选地呈75°至90°的角度，例如，在90°/至90°的角度范围内)辐射基底来进行激光干涉图案化，在基底的表面或者体积中施加例如第一、第二和/或第三干涉像素的干涉像素(或者在基底上或者基底中产生干涉像素的干涉体积)。在每种情况下，相对于基底的光轴在从/至76°、77°、78°、79°、80°、81°、82°、83°、84°、85°、86°、87°、88°、89°、90°的角度范围内。特别优选的是，沿着基底的表面的法线，基本上垂直地，即，以90°±1°的角度，向所述表面施加干涉像素。
64、干涉区域或者干涉像素
65、根据本发明的设备被设计为在基底上产生微米或者亚微米范围内的周期性点结构，其中能够通过在干涉区域中发生干涉的激光束产生周期性点结构。
66、干涉区域的特征在于在其空间范围内出现的交替的辐射强度最大值和最小值。这些最大值和最小值具有周期性地(即，规律地重复)出现，并且因此形成能够转移至基底的干涉图案。能够识别出该图案的干涉区域也被称作干涉像素。干涉像素的范围通常为圆形，但是也能够想到其他几何范围，例如椭圆形或者线性范围。能够识别出干涉图案的干涉区域是由待处理基底的强度阈值物理地限定。强度阈值描述了基底材料与入射激光束相互作用使得在材料内发生变化(例如，材料的熔化或者去除)的能量。在具有高斯辐射轮廓的激光辐射源的情况下，发生在干涉图案最大值处的干涉激光束的能量朝向干涉区域边缘减小，使得施加至基底的干涉像素小于干涉区域，凭此由激光辐射源和基底的特性确定精确尺寸。
67、因此，就本发明而言，术语干涉像素，例如，第一、第二、第三和/或另外的干涉像素是指在基底的表面上形成在干涉像素内的至少有三个倒锥体的周期性图案或者光栅，优选至少七个倒锥体，最优选地至少19个倒锥体(参见图6)。优选地，通过由于将激光(子)光束聚焦(归拢)到基底的表面或者内部的结果而叠加至少三个(特别优选地至少四个)激光(子)光束来产生周期性图案或者栅格，凭此子光束建设性且破坏性地在基底的表面或者内部发生干涉。
68、根据本发明的优选实施例，结构化基底不仅包括一种类型的单个干涉像素，例如第一干涉像素、第二干涉像素和/或第三干涉像素，还包括一种类型的多个干涉像素，例如多个第一干涉像素和/或多个第二干涉像素沿至少一个空间方向(x和/或y方向)，特别优选地沿两个空间方向(二维地)以重复偏离的方式彼此相邻地在平面内分别彼此独立地布置。例如，可以设置为，在第一步骤中至少将平面内的多个第一干涉像素施加至待结构化的基底的表面的平面或者体积内(例如，参见图6)，所述多个第一干涉像素沿至少一个空间方向并且相对于彼此重复偏移地布置，而在第二步骤中，将平面内的多个第二干涉像素沿至少相同的空间方向并且相对于彼此重复偏移地施加，叠加在这些多个第一干涉像素上。然而，可以设置为，交替地向平面施加这些若干个第一干涉像素和若干个第二干涉像素，即，交替地，第一干涉像素，然后第二干涉像素，并且再从头开始。
69、通过布置若干个第一干涉像素和若干个第二干涉像素，能够在大面积范围内，尤其是在基底的表面所跨过的基底的平面上，或者在基底的体积内实现/应用特定的特性，尤其是抗反射特性。例如，能够通过使用多边形扫描仪扫描基底来实现具有若干个第一干涉像素和若干个第二干涉像素的这样的图案化。
70、优选地，一种干涉像素内的周期性点结构具有15％以下的锥体横截面的变化系数(标准偏差除以平均值得出的数值)，更优选地为10％以下，甚至更优选地为5％以下。与传统的基底图案化/涂覆基底的方法(例如，蚀刻、粒子喷射、聚合物涂层)相比(其中，由于工艺导致偏差较大，并且产生的结构周期映射不太准确)，这允许根据本发明图案化的基底的更好的可检测性。
71、激光辐射源
72、根据本发明的设备具有发出激光束的激光辐射源(1)。发出的激光束的辐射轮廓对应于高斯轮廓或者平顶轮廓，特别优选为平顶轮廓。平顶轮廓有助于更均匀地图案化或者覆盖待结构化的基底表面，必要时能够加快图案化速率。
73、在特别优选的实施例中，激光辐射源(1)为产生脉冲激光束的源头。例如，脉冲激光辐射源的脉冲宽度在从10飞秒至100纳秒的范围内，尤其是50飞秒至10纳秒，最优选的是50飞秒至小于100皮秒。
74、除非另有明确说明，术语激光束或者子光束并非是指几何光学的理想化光束，而是指真实的光束，诸如不具有无限小的光束横截面的激光束，而是具有扩展的光束横截面(高斯分布轮廓或者固有平顶光束)。
75、平顶轮廓或者平顶强度分布是指至少关于一个方向基本上能够通过矩形函数(rect(x))来描述的强度分布。示出在百分比范围内或者倾斜边缘与矩形函数的偏离的实际强度分布也被称作平顶分布或者平顶轮廓。产生平顶轮廓的方法和设备是本领域技术人员所熟知的，并且例如在ep 2 663 892中进行了描述。用于转化激光束的强度分布的光学元件也已经是已知的。例如，能够使用衍射和/或折射光学器件在一个以上的限定平面内将具有高斯形强度分布的激光束转化为具有平顶形强度分布的激光束，诸如来自topaglasertechnik gmbh公司的高斯-平顶聚焦光束整形器，例如参见de 102010005774a1。对于激光材料加工，尤其是当使用短于50ps的激光脉冲时，这样的具有平顶形强度分布的激光束是特别有吸引力的，因为基本上恒定的能量或者功率密度能够实现特别良好并且可重复的加工效果。
76、根据本发明的设备所包括的激光辐射源(1)能够具有0.01至5j/cm2的强度，特别优选地0.1至2j/cm2，非常特别优选地0.1至0.5j/cm2。根据本发明的设备允许激光辐射源的强度在一定范围内灵活选择。光束直径对在基底(优选为大面积和/或透明的基底)上产生干涉图案不起作用。由于光学元件在激光光路中的优选布置，因此不需要任何单元来控制激光束的强度。
77、激光辐射源优选被配置为发出从200nm至15μm的范围内的波长(例如，co2激光器在从10.6μm的范围内)，最优选地在从266nm至1064nm的范围内。合适的激光辐射源包括紫外激光束源、发出绿光(532nm)的激光辐射源(155至355nm)、二极管激光器(通常800至1000nm)或者发出近红外辐射(通常1064nm)的激光辐射源，尤其是具有200至650nm的范围内的波长。适用于微处理的激光器为本领域技术人员已知的，并且包括例如氦氖激光器、氦银激光器(约224纳米)、氖铜激光器(约249纳米)、nd:yag激光器(约355纳米)、yag激光器(约532纳米)、ingan激光器(约532纳米)。
78、根据另外的实施例，根据本发明的设备具有至少一个另外的激光辐射源，其被设计为使得其产生与第一激光辐射源的激光束或者被分成子光束的第一激光辐射源的激光束在干涉区域中发生干涉的激光束。附加激光辐射源具有与上述相同的特性，尽管这些特性可能与第一激光辐射源的特性类似或者不同。
79、光学元件
80、本发明包括多个光学元件。这些元件主要为棱镜和透镜。
81、这些透镜能够为折射透镜或者衍射透镜。能够使用球面、非球面或者圆柱形透镜。在优选的实施例中，使用圆柱形透镜。这使得能够在一个空间方向上压缩子光束(在本文中也称作干涉像素)的重叠区域，并在另一个空间方向上拉伸它们。如果透镜不是球面/非球面而是圆柱形，这具有光束能够同时变形的优点。这允许加工点(即，在基底上建立的干涉图案)从点变形为包含干涉图案的线。利用来自激光的充足能量，该线的长度能够在10-15mm的范围内(并且厚度约为100μm)。
82、此外，空间光调制器(slm)能够被用于光束整形。slm用于入射光束的相位或者强度或者相位和强度的空间调制是本领域技术人员已知的。使用硅基液晶(lcos)slm进行分束在文献中有描述，并且在根据本发明的设备中也能够想到。另外，slm还能够用于将子光束聚焦在基底上。这样的slm能够通过光学、电子或者声学方式被控制。
83、在下文中描述的全部光学元件布置在激光器的光路(3)中。出于本发明的目的，激光器的光路是指由激光辐射源发出的激光束的路径以及由分束器元件分出的子光束的路径二者。然而，光路(3)的光轴理解为由激光辐射源(1)发出的激光束的光轴。除非另有说明，全部光学元件垂直于光路(3)的光轴布置。
84、分束器元件(2)
85、分束器元件(2)位于激光器的光路(3)中，在激光辐射源(1)的后面。分束器元件(2)能够为衍射型分束器元件或者折射型分束器元件。衍射型分束器元件也被简称为衍射光学元件(doe)。出于本发明的目的，衍射型分束器元件是指包含微结构或者纳米结构(优选微结构)的光学元件，其根据不同的衍射级将入射光束分成不同的光束。出于本发明的目的，折射型分束器元件是指基于表面(通常为透明的光学元件，诸如棱镜或者双棱镜)处的折射率差异进行分束的分束器元件。优选地，分束器元件(2)为衍射型光学分束器元件。
86、根据优选的实施例，分束器元件为单个的光学元件，尤其是衍射型或者折射型光学元件，其以基于分束器元件的光学特性细分入射激光束的方式构成。与由若干个光学元件(例如，反射镜、棱镜等)组成的多部件分束器元件相比，这有益地确保能够实现更简单的光学结构。无需校准或者调整若干个光学元件相对于彼此的布置就能够实现所需的分束。分束器元件在光路中的移动也是容易实现的，因为只需要移动单个的光学元件。另外，使用一体式分束器元件导致较少的容易磨损并且可能需要更换的部件。
87、根据一种可行的实施例，分束器被设计为偏振分束器，其中一个产生的光束与另一个产生的光束具有不同的偏振，或者被设计为非偏振分束器，其中偏振在分束中不起作用。
88、在优选实施例中，分束器元件(2)将发出的激光束分为至少3个，优选至少4个，尤其是4至8个，即，4、5、6、7或者8个子光束。
89、在另外的实施例中，分束器元件(2)将发出的激光束分为至少2个，优选至少3至4个，尤其是4至10个，即，4、5、6、7、8、9或者10个子光束。
90、分束器元件(2)能够沿着其光轴自由移动。换言之，它能够沿着其光轴朝向或者远离激光辐射源移动。分束器元件(2)的移动改变至少3个子光束的扩展，使得它们以彼此不同的距离撞击聚焦元件。因此，能够改变子光束撞击基底(5)(优选为大面积和/或透明的基底)的角度θ。这导致结构周期λ从四个子光束的叠加无缝改变为
91、
92、其中λ为发出的激光束的波长。
93、根据本发明的优选实施例，分束器元件被设计为旋转元件。这有益地允许改变子光束的偏振。
94、特别优选地，部分光束撞击基底(5)(优选为大面积和/或透明的基底)的角度θ为0.1°至89.9°，优选为5°至85°，特别优选地10°至60°，最优选地15°至45°。
95、角度θ还取决于光学元件之间的距离，特别是光学元件与分束器元件之间的距离，尤其是聚焦元件与分束器元件之间的距离。依据将要在大面积和/或透明的基底上或者基底中产生的所需结构周期，能够以能够设定所需结构周期的方式调整或者计算分束器元件的位置。考虑到设备所包括的光学元件的位置，尤其是聚焦元件相对于分束器元件的位置，使得如果光学元件之间的距离较大或者较小，则能够因此调整分束器元件的位置。
96、为了产生具有抗反射特性的图案化基底，已经发现的是，如果将从分束器元件(2)至偏转元件(7)之间的距离设定为10至300nm是特别有益的。
97、根据一个实施例，能够通过施加干涉图案而直接生成具有小结构周期的点状结构，优选为统计平均值在100nm至1000nm的范围(或者如本文进一步限定的)，其中分束器元件(2)和偏转元件(7)之间的距离大，例如在从40mm至200mm的范围内，尤其是80mm至150mm。
98、根据另外的实施例，能够通过lipss的自组织过程产生具有小结构周期的点状结构，优选为统计平均值在100nm至1000nm的范围内(或者如本文进一步限定的)，其中分束器元件(2)与偏转元件(7)之间的距离小，例如，在从1mm至100mm的范围内，特别是50mm至75mm，尤其优选地10mm至50mm。以这种方式，通过直接施加干涉图案，能够产生具有大结构周期的干涉图案，在所述干涉图案上叠加亚微米范围(如本文所限定的)内的点结构。
99、根据本发明的优选实施例，设备还包括测量装置，尤其是通过激光器或者光学传感器操作的测量装置，所述测量装置配置为测量分束器元件的位置，并且在适当的情况下测量分束器元件与其他光学元件的距离，尤其是聚焦元件的位置。
100、此外，根据本发明的设备能够包括控制装置，所述控制装置从信号技术的角度连接至测量装置，并且尤其是连接至计算单元，使得测量到的分束器元件的位置能够与第一预定比较值相比较，从编程的角度来配置控制装置，使得如果分束器元件到其他光学元件，尤其是聚焦元件和/或偏转元件(7)的位置的距离大于或者小于第一预定比较值，则经由控制装置生成控制信号，通过所述控制信号，改变光学元件(尤其是分束器元件(2))的至少一个位置，尤其是分束器元件(2)相对于偏转元件(7)的位置，使得在基底上产生所需的结构周期。
101、在本文中，用于制造具有微米或者亚微米范围内的点结构的基底的方法，尤其是在步骤(a)之后，还能够包括以下步骤：
102、(i)测量分束器元件(2)的位置，并且必要时测量分束器元件到另外的光学元件或者至少一个另外的光学元件的距离，尤其是到聚焦元件(4)和/或偏转元件(7)的位置的距离，
103、(ii)将测量出的分束器元件的位置与第一预定基准值进行比较，以及
104、(iii)如果测量出的分束器元件到其他光学元件或者至少一个其他光学元件的距离，尤其是测量出的到聚焦元件(4)和/或偏转元件(7)的位置的距离大于或者小于第一预定基准值：改变光学元件的位置，尤其是分束器元件(2)的位置(特别是相对于其他光学元件的位置，尤其优选的是分束器元件(2)相对于偏转元件(7)的位置)，使得在基底上产生所需的结构周期。
105、分束器元件(2)内的激光分束能够由部分反射型分束器元件(例如，半透明镜)进行，或者由透射型分束器元件(例如，二向色棱镜)进行。
106、在优选实施例中，另外的分束器元件与分束器元件(2)连续地布置在激光器的光路中。这些分束器元件以它们将至少三个子光束中的每个分为至少两个另外的子光束的方式布置。这允许产生更多数量的子光束，所述子光束被引导至基底(优选为大面积和/或透明的基底)上，使得它们在基底的表面上或者内部发生干涉。这允许调整干涉图案的结构周期。
107、聚焦元件(4)
108、此外，聚焦元件(4)在分束器元件(2)之后布置在激光器的光路(3)中，所述聚焦元件配置为使得子光束以子光束在干涉区域中在将要结构化的基底(5)的表面上或者内部发生干涉的方式穿过聚焦元件。聚焦元件(4)在空间方向上聚焦至少三个子光束，而没有在与其垂直的空间方向上聚焦至少三个子光束。例如，聚焦元件(4)可以能够为聚焦光学透镜。在本发明的上下文中，聚焦意指将至少三个子光束归拢在基底(优选为大面积和/或透明的基底)的表面上或者内部。
109、聚焦元件(4)能够在光路(3)中自由移动。根据本发明的优选实施例，聚焦元件(4)固定在光路中或者沿着光轴。
110、所理解的是，本文所限定的光学元件例如能够布置在共用的外壳中，用于分束以及将子光束沿着将要相应地进行结构化的基底的方向对准。
111、在优选实施例中，聚焦元件(4)为球面透镜。球面透镜配置为使得，入射的至少三个子光束以它们在将要结构化的基底(5)(优选为大面积和/或透明的基底)表面上或者内部在干涉区域中发生干涉的方式穿过球面透镜。干涉区域的宽度优选为1至600μm，特别优选地10至400μm，最优选为20至200μm。以这种方式，能够同时设定例如如本文所限定的高图案化速率。
112、在特别优选的实施例中，聚焦元件(4)为圆筒形透镜。圆筒形透镜配置为使得，至少三个子光束在基底(5)(优选为大面积和/或透明的基底)表面上或者内部重叠的区域在空间方向上被拉伸。因此，基底的能够产生干涉图案的区域呈椭圆形。该椭圆形的大半轴能够达到20μm至15mm的长度。这增加了一次辐射内能够结构化的区域。
113、第一偏转元件(7)
114、在特别优选的实施例中，偏转元件(7)位于聚焦元件(4)之前，并且与分束器元件(2)连续，所述分束器元件(2)优选布置在激光器的光路(3)中。该偏转元件(7)用于扩大至少三个子光束之间的距离，并且因此也能够改变子光束撞击基底(5)(优选为大面积和/或透明的基底)的角度。配置为使得，增加至少三个子光束的差异，并且因此使至少三个子光束沿着光路(3)的光轴发生干涉的区域远离激光辐射源(1)。
115、在本发明的上下文中，扩大至少三个子光束之间的距离被理解为意味着增加各子光束与激光辐射源(1)发出的激光束的光轴的角度。
116、子光束的扩大和由此产生的偏转具有子光束能够被聚焦元件(4)更强地归拢的优点。这导致至少三个子光束在基底(5)(优选大面积和/或透明的基底)表面上或者内部发生干涉的区域中的更高的强度。
117、偏转元件的适当选择意味着能够免去控制激光束的强度的单元。在设备的优选实施例中，使用了偏转元件(7)，其通过扩展至少三个子光束而允许至少三个子光束通过聚焦元件(4)聚焦在基底(5)上，凭此能够在无需额外调整激光辐射源(1)的强度的状态下实现基底(优选为大面积和/或透明的基底)表面上或者内部的干涉点的强度。这具有强度(每面积的功率)低的激光辐射源也能够被用于使基底图案化同时产生周期性点结构的优点，凭此保护光学元件免受磨损。
118、另外的偏转元件(6)
119、此外，能够设置为在激光辐射源(1)的光路(3)中在分束器元件(3)之后布置另外的偏转元件(6)，其使子光束以在从另外的偏转元件(6)脱离后基本上相互平行的方式偏转。因此，设备能够配置为使得，当分束器元件在激光的光路中沿着其光轴移动时，加工点，即，至少三个子光束在基底(优选为大面积和/或透明的基底)表面上或者内部发生干涉的点，保持不变。在本文的上下文中，术语“基本上平行”应理解为意味着两个子光束之间的角度偏移在+15°与-15°之间，特别是仅在+10°与-10°之间，非常优选地在+5°与-5°之间，但是特别地，当然也意味着非常小的角度偏移，即，+1°至-1°。理想情况下，角度偏移为0°，虽然由于光学元件的制造公差轻微的偏差是可能的。
120、另外的偏转元件(6)能够为传统的折射透镜。或者，然而，另外的偏转元件(6)也能够被设计为衍射透镜(例如，菲涅尔透镜)。衍射透镜具有其明显更薄且更轻的优点，从而简化了本文所公开的设备的小型化。
121、通过适当选择光学元件(4)、(6)和(7)的折射率，能够调整光学元件与基底之间的距离以及结构周期λ。除了分束器元件(2)以外，所有光学元件能够优选地固定在激光器的光路(3)内。因此，这种特别优选的实施例提供了以下优点：只需移动一个元件(即，只需要移动分束器元件(2))来调整干涉区域或者干涉角。这节省了配置设备时的处理步骤，诸如将设备调校至所需的结构周期。此外，固定的设置，即，优选所有光学元件固定在激光器的光路(3)内，防止光学元件的磨损。
122、偏振元件(8)
123、在另外的实施例中，偏振元件(8)位于偏转元件的后面，特别优选地，在具有两个偏转元件(6)、(7)的设备中，位于另外的偏转元件(6)的后面，并且在至少三个子光束的至少一个光路中位于聚焦元件(4)的前面，每个子光束具有一个偏振元件。偏振元件能够改变子光束相对于彼此的偏振。这允许改变至少3个子光束在基底(优选为大面积基底和/或透明的基底)表面或者体积中映射出的干涉图案。通过在子光束的至少一个光路(优选并非在子光束的每一个光路，优选在多达(n-1)个光路(其中n为应用过程中产生的子光束的数量))中布置偏振元件(8)，能够有益地旋转光路中的至少一个子光束的偏振面，并且因此能够“干扰”基底平面中的干涉像素的图案。
124、特别地，干涉子光束因此能够为非偏振的，线性偏振的，圆形偏振的，椭圆形偏振的，径向偏振的或者方位偏振的。
125、用于光束整形的光学元件
126、在另外的实施例中，激光辐射源(1)具有与上述的高斯轮廓相对应的辐射轮廓。在这样的实施例中，用于光束整形的另外的光学元件能够位于激光辐射源(1)的后面并且位于分束器元件(2)的前面。该元件用于将激光辐射源的辐射轮廓调整为平顶轮廓。
127、例如，在根据本发明的设备中，还能够设置具有凹抛物面或者平面反射面的光学元件，凭此光学元件被设计为能够围绕至少一个轴线旋转或者能够沿着光路(3)移位。因此，如果需要的话，能够免除位于光路(3)中的额外的聚焦元件(4)或者额外的偏转元件(6)。例如，该光学元件能够用于，在光束到达将要图案化的基底以形成结构元件之前，将激光束或者激光子光束引导到聚焦元件(4)或者另一个聚焦光学元件的表面上。
128、或者，例如，也能够设置至少一个具有凹抛物面或者平面反射面的光学元件，所述光学元件被设计为能够绕至少一个轴线旋转或者能够沿着光路(3)移位，例如，该光学元件在光路中与第一偏转元件(7)和另外的偏转元件(6)连续定位。例如，子光束能够在光路(偏转镜)中偏转，或者以将要图案化的基底在加工期间能够位于固定位置的方式在光路中聚焦(所谓的聚焦镜或者振镜(激光扫描仪)(9))。
129、还能够想到包括多边形扫描仪的实施例。在该实施例中，至少一个光学元件包括周期性旋转棱镜(优选为周期性旋转镜棱镜，尤其是多边形镜或者多边形轮)，以及在光路中与周期性旋转棱镜连续布置的聚焦元件(4)。聚焦元件配置为使得，子光束以子光束在干涉区域中在将要图案化的基底(5)的表面上或者内部发生干涉的方式穿过聚焦元件。在优选实施例中，光学元件还包括至少一个另外的偏转元件，例如用于在光路中偏转子光束的反射偏转元件。至少一个另外的偏转元件在光路中能够布置在周期性旋转棱镜的前面和/或与周期性旋转棱镜连续布置。在光路中，至少一个另外的偏转元件布置在聚焦元件之前。
130、这种设置有益地允许快速扫描基底的表面，使得能够实现高达3m2/min，尤其是0.05至2m2/min的范围内，特别优选地0.1至1m2/min的范围内，最优选地0.1至0.9m2/min的范围内的高图案化速率。精确的图案化速率尤其是取决于可用的激光功率。利用具有较高的激光功率的未来技术，因此能够实现甚至更高的图案化速率。
131、基底的保持装置
132、在另外的实施例中，基底(5)，优选为大面积和/或透明的基底，能够在xy平面中移动。通过在xy平面中移动基底(5)，优选为大面积和/或透明的基底，能够确保通过激光干涉图案化进行的大面积处理。在每个处理步骤中(即，撞击将要图案化的基底的激光脉冲)，产生干涉像素(如本文所限定的)，其尺寸d取决于激光束的入射角和强度分布，以及光学元件的聚焦特性。不同的干涉像素之间的距离，像素密度pd，由激光辐射源(1)的重复率和基底相对于光学元件的聚焦点(即，在基底表面或者内部产生干涉区域的点)的移动确定。如果像素密度pd小于干涉像素的尺寸d，那么在大面积上的均匀加工是可行的。
133、通过结合脉冲激光(子)光束相对于聚焦点(产生干涉像素)移动基底，能够在基底(优选为大面积和/或透明的基底)表面上或者内部产生大面积的、可选地均匀的和周期性的点结构。
134、作为相对于聚焦点移动基底的替代例，聚焦点也能够在样品或者基底上移动(例如，使用基于扫描仪的方法)。
135、由于在处理中移动的质量较大，所以在激光束中移动将要图案化的基底(优选为大面积和/或透明的基底)能够是比较耗时和缓慢的。因此，有益的是，在加工期间在固定的位置提供基底(优选为大面积和/或透明的基底)，并且通过在光束方向上利用光学元件(聚焦镜或者振镜(激光扫描仪))操纵子激光束而使子光束聚焦在基底的表面或者体积上，从而实现基底的大面积图案化。由于在该处理中移动的质量较小，所以这能够是非常省力的，也就是说更快。优选地，在处理期间基底为静止的。
136、方法
137、本发明还包括一种制造基底(优选为大面积和/或透明的基底，具有通过激光干涉图案化的微米或者亚微米范围内的周期性点结构)的方法。
138、根据本发明，制造图案化的基底(优选为大面积和/或透明的基底，具有通过激光干涉图案化的微米或者亚微米范围内的周期性点结构)的方法，包括以下步骤：
139、提供位于保持装置上的基底(5)，优选为大面积和/或透明的基底。从激光辐射源(1)发出激光束。激光束被分束器元件(2)分为至少三个，优选四个子光束。子光束撞击聚焦元件(4)，所述聚焦元件将至少三个，特别优选地四个子光束聚焦(归拢)在基底(5)表面上或者内部，优选为大面积和/或透明的基底，使得子光束在基底表面上或者内部建设性且破坏性地发生干涉。因此，通过激光干涉处理，在基底(5)，优选为大面积和/或透明的基底的表面上或者内部产生微米或者亚微米范围内的周期性点结构。所述方法的特征在于，至少三个子光束以建立二维图案的方式叠加。
140、根据本发明的另一个实施例，激光束被分束器元件分成至少两个子光束。子光束撞击聚焦元件(4)，所述聚焦元件将至少三个，特别优选地四个子光束聚焦(归拢)在基底(5)的表面上或者内部，优选为大面积和/或透明的基底，使得子光束在基底的表面或者内部建设性且破坏性地发生干涉。因此，通过激光干涉处理，在基底(5)，优选为大面积和/或透明的基底的表面上或者内部产生微米或者亚微米范围内的周期性点结构。所述方法的特征在于，至少三个子光束以产生一维图案(尤其是线性图案)的方式叠加。
141、以这种方式产生的点结构呈周期性布置的倒锥体的形式，顶点之间的距离(即，一个仰角的中心或者多个仰角中心)的统计平均值在从50nm至50μm的范围内，优选在从50nm至20μm的范围内，特别优选地在从100nm至4μm的范围内，更优选在从100nm至2μm的范围内，甚至更优选地在从200nm至1.5μm的范围内，非常特别优选地在从300nm至800nm的范围内。
142、本发明的发明人已经进一步发现，除了周期性以外，结构深度(即，从压痕的鞍点到顶点测量的倒锥体的深度)或者轮廓深度对抗反射特性(如本文所限定的)具有影响。例如，倒锥体(隆起和凹陷)的结构深度或者轮廓深度的统计平均值在从5nm至500nm的范围内，优选在从5nm至300nm的范围内，最优选地在从5nm至100nm的范围内，甚至更优选在从5nm至75nm的范围内。干涉像素的倒锥体的结构深度通常由平均结构深度(d50)来描述，其限定干涉像素内具有一定结构深度的锥体的50％比例小于或者大于结构深度的指定值。
143、根据本发明的优选实施例，倒锥体的结构深度在从5nm至200nm的范围内，特别优选地在从5nm至150nm的范围内，最优选地10nm至100nm。
144、优选地，设备被用于制造图案化的基底(5)，优选为大面积和/或透明的基底，所述设备包括两个偏转元件(6)、(7)。偏转元件(6)、(7)布置在分束器元件(2)与聚焦元件(4)之间的激光器的光路(3)中。偏转元件(6)、(7)用来扩大至少三个，特别优选地四个子光束的衍射角，其中它们在基底(5)的表面或者内部发生干涉，所述基底优选为大面积和/或透明的基底。通过调整光学元件之间的距离，能够确保只有分束器元件(2)需要沿着其光轴移动，以改变结构周期。这能够使机加工期间的调整处理更容易。
145、在特别优选的实施例中，提供了透明材料作为大面积的基底。由于透明材料的半透明性，基底内部的激光干涉处理是可行的，优选利用上述设备的实施例。
146、在优选的实施例中，使用脉冲激光辐射源(1)的设备被用于生产图案化的基底，优选为大面积和/或透明的基底。在特别优选的实施例中，使用用于生产图案化的基底(优选为大面积和/或透明的基底)的设备，所述设备具有用于基底的保持装置，其垂直于由激光辐射源(1)发出的激光束的光路(3)在xy平面内能够自由移动。
147、像素密度pd，即，宽度为d的干涉像素能够施加至基底(优选为大面积和/或透明的基底)的距离，能够经由激光辐射源(1)的频率f和保持装置的移动速度v调整：
148、pd＝v/f
149、如果干涉像素的宽度d大于像素密度pd，则相邻的干涉像素在区域内重叠。该区域被本领域技术人员已知为脉冲重叠ov。其能够被计算为：
150、ov＝(d-pd)/d
151、在优选实施例中，在制造图案化的基底(优选为大面积和/或透明的基底)的过程中，pd小于d。所产生的脉冲重叠ov导致基底(优选为大面积和/或透明的基底)的多次照射。优选地，因此能够避免无纹理表面。
152、在特别优选的实施例中，在制造图案化的基底(优选为大面积和/或透明的基底)的过程中，对相同的干涉像素进行多次照射。这使得能够增加所产生的微结构的深度。
153、通过这样的方法制造的图案化的基底(优选为大面积和/或透明的基底)的优点为，产生的结构尺寸在微米或者亚微米范围内的周期性点结构的高规则性。以这种方式制造的尺寸在微米或者亚微米范围内的周期性点结构，优选具有15％以下的锥体横截面的变化系数(标准偏差除以平均值得出的值)，更优选地10％以下，甚至更优选地5％以下。
154、对基底进行多次照射尤其适用于制造分层结构。对相同干涉像素的多次照射引起基底材料的至少部分熔化，凭此在图案化处理期间，即，当激光脉冲撞击基底时，由于出现高强度区域而形成波状结构。所述结构，尤其是波状结构，通过自组装过程形成。特别地，波状结构叠加在能够通过激光干涉图案化产生的微米或者亚微米范围内的周期性点结构上。因此，通过一个处理步骤能够在基底中产生分层图案化。根据本发明的优选实施例，因此在基底上对相同干涉像素实施多次照射，优选2重至400重，尤其是20重至300重，特别优选地50重至200重照射，凭此形成波状结构(如本文所限定的)，尤其是由叠加结构形成周期性点结构，其中至少一个结构具有亚微米范围内的尺寸，尤其是准周期波形结构，并且其中至少一个结构由倒锥体形成。各脉冲之间的时间偏移特别优选地在激光脉冲的脉冲持续时间范围内，优选地在从1fs至100ns的范围内，特别优选地在从10fs至10ns的范围内，非常特别优选地在从10fs至15ps的范围内。
155、分层图案化指的是如下的图案：对应于干涉图案的具有在微米或者亚微米范围内的尺寸的第一结构，与具有低于第一结构的尺寸的尺寸并且通过自组装工艺形成的另外的结构叠加在一起。优选地，通过自组装工艺形成的另外的结构的尺寸在对应于干涉图案的第一结构的尺寸的1％至30％的范围内。
156、存在分层图案的许多应用技术领域，例如在具有疏水性或者超疏水性以及亲水性或者超亲水性表面的基底，以及除了开头提到的具有抗反射特性的基底外还具有抗结冰或者抗起雾特性的基底的制造中。有益地，本文描述的制造这样的分层图案的方法通过适当的激光辐射源的选择以及激光的光路中的分束器元件的相应位移，能够精确调整影响结构尺寸的工艺参数。
157、另外，本文所限定的方法使得能够通过相同的设备，并且此外，在相同的工艺步骤中提供具有分层图案的基底，而相继进行的传统工艺，即，不能同时产生对应于干涉图案的具有微米或者亚微米范围内的尺寸的第一结构以及通过自组装工艺形成的另外的结构。
158、由于在处理中移动的质量较大，所以在激光束中移动将要图案化的基底(优选为大面积和/或透明的基底)是比较耗时和缓慢的。因此，有益的是，在加工期间在固定的位置提供基底(优选为大面积和/或透明的基底)，并且通过在光束方向上利用光学元件(聚焦镜或者振镜(激光扫描仪))操纵激光子光束而使子光束聚焦在基底的表面或者体积上，从而实现基底的大面积图案化。由于在该处理中移动的质量较小，所以这能够是非常省力或者更快。优选地，在处理期间基底为静止的。
159、通过在激光束中移动基底，原则上基底的二维图案化当然也是可行的。
160、由于通过本文所公开的方法和设备制造的微米和/或纳米范围内的周期性结构，以这种方式图案化的基底具有抗反射特性。这是通过以下事实确保的：入射在基底上的光反射较少或者以平角反射，使得当正常观看材料表面时不具有“干扰”效果。
161、因此，本发明还涵盖具有抗反射特性的图案化基底，所述基底包括微米或者亚微米范围内的周期性点结构，其中周期性点结构由倒锥体形成，其中倒锥体相对于鞍点或者中心点在从50nm至50μm的范围内具有间隔地周期性布置，优选地在从50nm至20μm的范围内，特别优选地在从100nm至4μm的范围内，更优选地在从100nm至2μm的范围内，甚至更优选地在从200nm至1.5μm的范围内，更优选地在从100nm至1000nm的范围内，特别优选地在从300nm至800nm的范围内。
162、根据本发明的优选实施例，通过利用本文所限定的方法的处理获得图案化基底。
163、本发明还涉及通过激光干涉图案化，尤其是通过本文公开的方法制造具有微米或者亚微米范围内的周期性点结构的基底的方法，包括以下步骤：
164、a)在基底(5)的表面上施加第一脉冲，优选通过本文限定的设备，这在基底(5)的表面上或者基底(5)中产生第一干涉像素，
165、b)在基底(5)的表面上施加第二脉冲，优选通过本文限定的设备，这在基底(5)的表面上或者基底(5)中产生第二干涉像素，
166、其中第一和第二干涉像素分别各自包括具有微米或者亚微米范围的尺寸的周期性点结构，
167、其特征在于，第二干涉像素与第一干涉像素之间的偏移在干涉周期的10％≤x≤50％的范围内。
168、这对于在具有防眩光特性的基底上(尤其是在透明的基底上)建立结构是特别有益的。
169、在本发明的上下文中，眩光是指来自光源(例如，太阳)的光在透明的基底上(例如，窗户或者屏幕)的反射，其能够使得难以看到在屏幕上发生了什么。
170、这些眩光效应能够通过对表面(通常由现有技术中的涂层制造)进行防眩处理来减少。防眩光结构散射表面上的入射光，使得能够显著减少眩光。
171、根据本发明的优选实施例，第一干涉像素的点结构的周期与第二干涉像素的周期相同。
172、另外，可以设置为，在步骤b)之后在基底(5)的表面上施加第三脉冲，优选通过本文所限定的设备，其中第三干涉像素包括具有在微米和亚微米范围内的尺寸的周期性点结构，其中第三脉冲在基底(5)表面上或者基底(5)内产生第三干涉像素，其中第三干涉像素相对于第二干涉像素具有干涉周期的10％≤x≤50％的范围内的偏移。
173、图案化基底
174、本发明人已经发现的是，主要通过本文公开的设备或者方法进行图案化的基底的特征在于明显的抗反射特性。因此，本发明还涉及具有本文所限定的抗反射特性的图案化基底，其包括微米或者亚微米范围内的周期性点结构，其中周期性点结构尤其是由倒锥体结构(在本文中也称作倒锥体)形成，其中倒锥体相对于其鞍点或者中心点在从50nm至50μm的范围内具有间隔地周期性布置，优选地在从50nm至20μm的范围内，特别优选地在从100nm至4μm的范围内，更优选地在从100nm至2μm的范围内，甚至更优选地在从200nm至1.5μm的范围内，更优选地在从100nm至1000nm的范围内，特别优选地在从300nm至800nm的范围内。
175、以这种方式产生的周期性点结构具有如下的特性：依据其结构尺寸，具有在从10nm至1mm的范围内的波长的入射电磁辐射能够通过周期性结构被越来越多地透射或者衍射，导致在基底的表面减少的反射。如果产生的周期性点结构的周期在入射电磁波的波长范围内，则在基底的表面发生衍射。如果产生的周期性点结构的周期小于入射电磁波的波长，则发生透射。
176、周期性点结构优选形成为使得，结构化的基底在小于1000nm的周期性点结构处透射具有大于550nm的波长的电磁辐射，优选地在小于750nm的周期性点结构处大于550nm，最优选地在小于600nm的周期性点结构处大于450nm。依据倒锥体的结构深度，能够将红光和/或黄光光谱、绿光光谱以及甚至蓝光光谱中的波长透射到基底中。
177、由于建立了周期性点结构，所以图案化基底的折射率是渐变的。折射率随着结构的高度而逐渐降低，使得不存在明显的空气-介质过渡。这导致具有大于产生的点结构的结构周期的波长的入射电磁波的增加的透射，以及具有在产生的点结构的结构周期的范围内的波长的入射电磁波的衍射。
178、由于能够制造的非常小的结构尺寸，本文公开的用于制造抗反射图案的设备和方法也适用于制造具有疏水性和/或超疏水性以及亲水性和/或超亲水性的表面。
179、疏水特性取决于基底的化学特性和表面特性，尤其是表面粗糙度。发明人现在惊喜地发现，通过根据本发明的方法，通过引入微米和亚微米范围内的结构尤其是能够获得疏水基底，尤其是获得具有超疏水和自清洁特性的叠加结构(如本文所限定的)基底表面。具有超疏水特性的基底特别优选地为具有分层表面图案的基底。本文的分层表面图案意味着存在具有微米范围内的尺寸的规则结构(其转而在表面上具有尺寸在亚微米范围内的图案)的表面。这样的分层图案能够导致高表面粗糙度。
180、发明人还已经发现的是，主要通过本文公开的设备或者方法的图案化基底的特征在于基底的表面上的明显的疏水特性。通过本文公开的用于产生具有微米和亚微米范围内的尺寸的抗反射图案的设备和方法，产生表面图案的图案化也是可行的，尤其是基底的表面上的表面粗糙度，其导致具有疏水或者超疏水特性的基底。疏水材料特性能够通过使用直接激光干涉图案化来产生，从而建立具有微米和/或亚微米范围内的尺寸的结构。在优选实施例中，首先在表面上建立具有微米范围内的尺寸的结构。随后，通过移动激光的光路中的分束器元件，在第一结构的表面上产生具有亚微米范围内的尺寸的结构，优选通过对基底进行多次照射。以这种方式产生的分层图案具有疏水或者超疏水特性。
181、为了制造具有疏水特性的基底，还能够想到只制造具有微米或者亚微米范围内的尺寸的结构，而不在中间步骤中移动分束器元件。
182、有益地，通过相同的方法并且基于相同的设备，以在技术上容易实现的方式，通过制造微米或者亚微米范围内的周期性点结构和/或具有微米和亚微米范围内的分层图案的周期性点结构，因此能够制造具有疏水性和/或超疏水特性的基底。通过移动分束器元件，能够在没有另外改变结构(例如没有更换光学元件或者移动基底)的状态下，能够在基底的表面上实现至少两个，而且任何数量的额外的结构。与传统的方法或者设备相比，这既提高了结构对准的精度，又提高了工艺速度。
183、发明人已经建立基底的表面特性与其表面上的结冰之间的相关性。特别地，如果基底的表面上的结构尺寸足够小，则能够产生所谓的抗结冰特性。研究结果已经示出，具有超疏水特性的基底也能够展现抗结冰特性。
184、出于本发明的目的，抗结冰特性理解为意味着没有或者只有非常少的水在基底的表面结冰，这种特性可归因于表面特性，尤其是表面粗糙度。
185、这样的基底能够有益地用于航空航天领域、风力涡轮机、汽车部件领域，以及电信和天线技术领域，以保护暴露的部件免于结冰。
186、发明人还已经发现，主要通过本文公开的设备或者方法图案化的基底的特征在于基底的表面上的明显的亲水特性。通过本文公开的用于产生具有微米和亚微米范围内的尺寸的抗反射图案的设备和方法，图案化可以用于在基底的表面上产生表面纹理，尤其是表面粗糙度，这导致具有亲水或者超亲水特性的基底。
187、能够通过使用直接激光干涉图案化建立具有微米和/或亚微米范围内的尺寸的图案来产生亲水材料特性。在优选实施例中，首先在表面上建立具有微米范围内的尺寸的图案。随后，通过移动激光光路中的分束器元件，优选通过对基底进行多次照射，在第一图案的表面上产生具有亚微米范围内的尺寸的图案。以这种方式产生的分层结构具有亲水或者超亲水特性。
188、为了制造具有亲水特性的基底，还能够想到只制造具有微米或者亚微米范围内的尺寸的图案，而不在中间步骤中移动分束器元件。
189、有益地，通过相同的工艺并且基于相同的设备，以在技术上容易实现的方式，通过制造微米或者亚微米范围内的周期性点结构和/或具有微米和亚微米范围内的分层结构的周期性点结构，因此能够制造具有疏水性和/或超疏水特性的基底。通过移动分束器元件，能够在没有另外改变结构(例如没有更换光学元件或者移动基底)的状态下，能够在基底的表面上实现至少两个，而且任何数量的额外的图案。与传统的方法或者设备相比，这既提高了结构对准的精度，又提高了工艺速度。
190、发明人已经建立基底的表面特性与其表面上的冷凝(尤其是雾或者霜的形式)的形成之间的相关性。特别地，如果基底的表面上的结构尺寸足够小，则能够产生所谓的抗起雾特性。研究结果已经示出，具有超亲水特性的基底也能够展现抗起雾特性。
191、在本发明的上下文中，抗起雾特性理解为意味着没有或者只有非常少的水以水滴的形式凝结在基底的表面上，这种特性可归因于表面特性，尤其是表面粗糙度。
192、这样的基底能够有益地用于航空航天领域、汽车部件领域或者电信和天线技术领域，以保护暴露的部件免于起雾。
193、在本发明的一个实施例中，本文公开的方法和设备适用于制造包括已经通过激光干涉图案化制造并且特征在于抗反射特性的微米或者亚微米范围内的周期性点结构的基底。就本发明而言，抗反射特性在本文中是指具有可见光的范围内的波长(尤其是具有从400nm至700nm的范围内的波长)的入射电磁辐射的增加的透射或者衍射。基底的特征在于其包括的周期性点结构优选地具有亚微米范围内(特别优选地，在纳米范围内)的尺寸的事实。特别优选的是，可见光的范围内的电磁辐射的波长的范围内的周期性点结构的尺寸。因此，对于透射或者衍射的红色光，周期性点结构的尺寸优选在从630nm至700nm的范围内；对于透射或者衍射的红色光和橙色光，周期性点结构的尺寸优选在从590nm至630nm的范围内；对于透射或者衍射的红色光、橙色光和黄色光，周期性点结构的尺寸优选在从560nm至590nm的范围内；对于透射或者衍射的红色光、橙色光、黄色光和绿色光，周期性点结构的尺寸优选在从500nm至560nm的范围内；对于透射或衍射的红色光、橙色光、黄色光、绿色光和蓝绿色光，周期性点结构的尺寸优选在从475nm至500nm的范围内；对于透射或者衍射的红色光、橙色光、黄色光、绿色光、蓝绿色光和蓝色光，周期性点结构的尺寸优选在从450nm至475nm的范围内；对于透射或者衍射的橙色光、黄色光、绿色光、蓝绿色光、蓝色光和靛蓝色光，周期性点结构的尺寸优选在从425nm至450nm的范围内；对于透射或者衍射的红色光、橙色光、黄色光、绿色光、蓝绿色光、蓝色光、靛蓝色光和紫外光，周期性点结构的尺寸优选在从400nm至425nm的范围内。因此，能够通过改变周期性点结构的尺寸来控制基底的抗反射特性。
194、在本发明的一个实施例中，本文公开的方法和设备适用于制造包括已经通过激光干涉图案化制造并且特征在于抗反射特性的微米或者亚微米范围内的周期性点结构的基底。就本发明而言，抗反射特性在本文中是指具有非可见光的范围内的波长(尤其是在红外辐射或者热辐射的范围内，尤其是具有780nm至1mm的范围内的波长)的入射电磁辐射的增加的透射或者衍射。基底的特征在于其包括的周期性点结构优选地具有微米范围内的尺寸的事实。有益地，能够通过改变周期性点结构的尺寸来调整基底的热传递。
195、在本发明的一个实施例中，本文公开的方法和设备适用于制造包括已经通过激光干涉图案化制造并且特征在于抗反射特性的微米或者亚微米范围内的周期性点结构的基底。就本发明而言，抗反射特性在本文中是指具有非可见光的范围内的波长(尤其是在紫外辐射(iv辐射)的范围内，尤其是具有100nm至380nm的范围内的波长)的入射电磁辐射的增加的透射或者衍射。基底的特征在于其包括的周期性点结构优选地具有纳米范围内的尺寸的事实。有益地，以这种方式图案化的基底能够用于需要抗uv辐射保护的领域。
196、在本发明的另外的实施例中，本文公开的方法和设备适用于制造包括已经通过相同干涉像素的多重辐射的激光干涉图案化产生的分层图案并且特征在于疏水或者超疏水特性的基底。疏水或者超疏水特性是由于如下的事实：具有微米或者亚微米范围内的尺寸的结构，尤其是具有微米和亚微米范围内的尺寸的分层图案，以变得更大的方式改变基底上的液体的润湿角。较大的润湿角意味着撞击表面的液体不能良好地使其湿润，反而从其滚落。以这种方式处理的基底具有自清洁和憎水特性。特别适于这种图案化基底的材料为已经具有疏水特性的材料，例如金属或者聚合物表面。
197、在本发明的另外的实施例中，本文公开的方法和设备适用于制造包括已经通过相同干涉像素的多重辐射的激光干涉图案化产生的分层图案并且特征在于抗结冰特性(即，防止形成冰层的特性)的基底。抗结冰特性基于如下的事实：具有微米或者亚微米范围内的尺寸的结构，尤其是具有微米或者亚微米范围内的尺寸的分层图案，以变得更大的方式改变基底上的液体的润湿角。因此，图案化基底展现出疏水或者超疏水特性。较大的润湿角意味着撞击表面的液体不能良好地使其湿润，反而从其滚落。这也使得冰层更难沉积在表面上。已经具有疏水特性的材料，例如金属或者聚合物表面，特别适于这样的图案化基底。
198、在本发明的另外的实施例中，本文公开的方法和设备适用于制造包括已经通过相同干涉像素的多重辐射的激光干涉图案化产生的分层图案并且特征在于亲水或者超亲水特性的基底。亲水或者超亲水特性是由于如下的事实：具有微米或者亚微米范围内的尺寸的结构，尤其是具有微米和亚微米范围内的尺寸的分层图案，以变得更小的方式改变基底上的液体的润湿角。较小的润湿角意味着撞击表面的液体非常好地使其湿润并且没有水滴形成。相反，实现均匀的润湿，这并不损害基底的透明度。特别适于这种图案化基底的材料为已经具有亲水特性的材料，例如玻璃表面。
199、在本发明的另外的实施例中，本文公开的方法和设备适用于制造包括已经通过相同干涉像素的多重辐射的激光干涉图案化制造的分层图案并且特征在于抗起雾特性(即，无起雾特性)的基底。抗起雾特性基于如下的事实：具有微米或者亚微米范围内的尺寸的结构，尤其是具有微米或者亚微米范围内的尺寸的分层图案，以变得更小的方式改变基底上的液体的润湿角。因此，结构化基底展现出亲水或者超亲水特性。较小的润湿角意味着撞击表面的液体非常好地使其湿润并且没有水滴形成。相反，实现均匀的润湿，这并不损害基底的透明度。特别适于这种图案化基底的材料为已经具有亲水特性的材料，例如玻璃表面。以这种方式图案化的基底能够有益地用于汽车和航空航天工业，而且通常还能够用于建筑技术中的玻璃。
200、在本发明的一个实施例中，本文公开的方法和设备适用于制造包括通过激光干涉图案化制造的微米或者亚微米周期性点结构、具有增加的表面粗糙度的基底。增加的表面粗糙度基于如下的事实：通过引入基底中的周期性点结构在微米或者亚微米范围内改变表面纹理，尤其是基于基底的表面由于引入的周期性点结构而具有隆起和凹陷的事实。特别地，通过借助本文描述的方法和设备对基底进行图案化能够实现增加的表面粗糙度，借助通过相同干涉像素的多重照射的激光干涉图案化，具有尺寸在微米和亚微米范围内的分层图案。以这种方式加工的基底能够有益地用于制造领域，例如增加技术部件之间的静摩擦和/或滑动摩擦，或者用于医疗技术领域，以增加细胞在外表面上的附着力。
201、在本发明的一个实施例中，本文公开的方法和设备适用于产生包括通过激光干涉图案化产生的微米或者亚微米范围内的周期性点结构的基底，其相比于具有相同外部尺寸的未图案化的基底具有增加的表面面积。微米或者亚微米范围内的周期性点结构有助于基底的表面面积与每干涉像素的干涉区域的密度成比例地增加的事实。特别地，相比于具有相同外部尺寸的未图案化的基底，通过借助本文描述的方法和设备对基底进行图案化能够实现增加的表面面积，借助通过相同干涉像素的多重照射的激光干涉图案化，具有尺寸在微米和亚微米范围内的分层图案。以这种方式加工的基底能够有益地用于要求高热传导的技术领域，因为相比于具有相同外部尺寸的未图案化的基底，增加的表面面积提供更大的热交换能力。此外，以这种方式加工的基底能够用于电气连接技术领域，以降低接触电阻，因为相比于具有相同外部尺寸的未图案化的基底，增加的表面面积意味着能够在待接触的材料之间产生更多的接触点。另外，以这种方式图案化的基底能够用于电池技术领域，尤其是用于对阳极和阴极进行图案化，因为与具有相同外部尺寸的未图案化的基底相比，增加的表面面积意味着电极的金属之间存在更多的交换电荷载流子的能力。
202、此外，本文公开的方法和设备适用于制造包括具有尺寸在微米或者亚微米范围内的周期性点结构、具有抗菌(防腐)特性的基底。在优选的实施例中，周期性点结构具有比沉积在其上的细菌大得多(至少大10％至30％)的尺寸。这隔离了沉积在表面上的细菌，并且因此使其无害。在特别优选的实施例中，周期性点结构具有比沉积在其上的细菌小得多(至少小10％至30％)的尺寸。这防止细菌附着在表面上并且保持表面无菌。
203、通过本文公开的方法和设备制造的图案化基底还适合通过进一步的涂层工艺进行进一步加工，其中基底可以接受物理和/或化学涂层。这种涂层能够增强图案化基底的特性，例如抗反射特性和/或亲水和/或疏水特性。能够想到施加化学喷雾涂层和/或通过化学气相沉积和/或溅射和/或溶胶-凝胶工艺进行施加涂层。
204、根据本发明的优选实施例，图案化基底包括由第一和第二干涉像素形成的点结构，其中第一和第二干涉像素分别独立地包括具有微米和亚微米范围内的尺寸的周期性点结构，其中第一干涉像素和第二干涉像素相互叠加布置，使得第二干涉像素与第一干涉像素之间的偏移在干涉周期的10％≤x≤50％的范围内，尤其是在干涉周期的20％≤x<50％的范围内，特别优选地在干涉周期的25％≤x≤45％的范围内。这是特别有益的，尤其是通过基底上(尤其是在透明的基底上)的本文限定的点结构的尺寸(不管其应用面积)，能够制造具有防眩特性的图案。
205、根据本发明的优选实施例，周期性点结构被设计为使得至少第三干涉像素叠加在第一和第二干涉像素上，使得第三干涉像素与第二干涉像素之间的偏移在干涉周期的10％≤x≤50％的范围内，尤其是在干涉周期的20％≤x<50％的范围内，特别优选地在干涉周期的25％≤x≤45％的范围内。
206、图案化基底的使用
207、例如，本文限定的具有抗反射特性的图案化基底被用于光伏系统，凭此通过引入抗反射特性而能够显著提高这些光伏系统的效率。光伏系统领域的主要挑战在于太阳光线的反射引起的巨大损失。平均地，反射引起每个系统40％的能量/功率损失。因此，必须不断提高光伏系统的效率。最有希望的方法之一是借助抗反射涂层和/或表面纹理来减少反射。使用本文公开的工艺简化、加速并且改进了表面处理。
208、还已知的是，监视器和屏幕通常放置在固定位置并且因此容易受到不利光线入射的影响，这导致观看者的视觉问题。虽然存在最小化该影响的方式，但是这些方法并没有被广泛使用，因为它们倾向于只是缓解症状而不是实际地解决问题。例如，本文限定的具有抗反射特性的图案化基底非常适合应用或者集成到显示器领域，例如，以监视器、屏幕和显示屏的抗反射玻璃的形式。
209、另外的应用领域开创在光纤内实现抗反射的领域，这确保更高的传输速率并且最小化背向反射。因此，本文公开的工艺非常适于对玻璃纤维进行图案化，使得以这种方式图案化的玻璃纤维就为本文限定的具有抗反射特性的图案化基底提供了另外的应用实例。因此，本发明还包括使用本文限定的图案化基底作为玻璃纤维的组成部分。
210、另外，发明人已经发现的是，本文限定的方法适用于对窗玻璃进行图案化(作为抗反射玻璃的另一个示例)。例如，本文公开的图案化基底能够以抗反射玻璃的形式使用，或者用作房屋外墙上的薄膜涂层，优选为大面积和/或透明的基底，作为例如能够用于防止来自弯曲房屋外墙的集中太阳辐射并且改善建筑物的隔热性能的隔热玻璃。
211、另外，减少显微镜和望远镜中的反射能够提高用它们记录的图像的对比度，由此提高这些光学装置的效率和使用。因此，本发明还包括在光学装置(诸如显微镜和望远镜)中使用本文限定的图案化基底作为具有微米或者亚微米范围内的周期性点结构的光学元件，对于该光学装置，光束引导、光束整形、光束聚焦和/或光束聚焦是必要的。
212、将本文限定的图案化基底用作阴模(所谓的母模)也是有用的，例如在压花工艺中间接地在另一个基底上施加或者产生结构。例如，在使用热压花或者紫外线压花工艺以连续的工艺将结构从母模(通常为诸如镍的金属)连续转移至聚合物薄膜(例如，pet)上的卷对卷工艺中是适宜的。这允许在其他基底上以高产能制造倒转的结构作为微米或者亚微米范围的周期性点结构。
213、根据本发明的设备和根据本发明的方法，还在没有大量技术努力的状态下提供制造具有疏水或者超疏水特性的大面积基底的可能性。在需要疏水和/或超疏水基底的自清洁特性的领域，例如在汽车部件、显示器或者玻璃领域，以及在航空或者天线技术领域，以这种方式图案化的基底具有广泛的应用。
214、根据本发明的设备和根据本发明的方法，还在没有大量技术努力的状态下提供制造具有亲水或者超亲水特性的大面积基底的可能性。在需要亲水和/或超亲水基底的均匀润湿特性的领域，例如在汽车部件、显示器或者玻璃领域，以及在航空或者天线技术领域，以这种方式图案化的基底具有广泛的应用。
215、此外，根据本发明的方法和设备还提供制造适于进一步加工的图案化基底的可能性，例如化学和/或物理处理，尤其是通过化学喷涂涂层和/或为了增加和/或改变产生的基底的抗反射特性和/或疏水或者超疏水和/或亲水或者超亲水特性。
216、根据本发明的优选实施例，本发明公开的方法适用于对基底表面进行图案化使得其具有防眩光特性。特别适用于该目的的是具有点结构的图案化基底，如本文限定的，点结构由第一和第二干涉像素形成，其中第一和第二干涉像素分别独立地包括具有微米和亚微米范围内的尺寸的周期性点结构，其中第一干涉像素和第二干涉像素相互叠加布置，使得第二干涉像素与第一干涉像素之间的偏移在干涉周期的10％≤x≤50％的范围内，尤其是在干涉周期的20％≤x<50％的范围内，特别优选地在干涉周期的25％≤x≤45％的范围内。
217、附图标记列表
218、1 激光辐射源
219、2 分束器元件
220、3 光路
221、4 聚焦元件
222、5 基底
223、6 另外的偏转元件
224、7 偏转元件
225、8 偏振元件
226、9 聚焦镜或者振镜
227、31 光轴
228、91 多边形轮
1.一种激光干涉图案化设备，其用于直接激光干涉图案化，包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述激光辐射源(1)的所述光路(3)中，继所述分束器元件(2)之后布置有第一偏转元件(7)，所述第一偏转元件配置为使得当穿过所述偏转元件(7)时至少三个子光束被加宽。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，在所述光路(3)中，继所述激光辐射源(1)和所述分束器元件(2)之后布置有另外的偏转元件(6)，所述另外的偏转元件配置为使得其以在子光束从所述另外的偏转元件(6)脱离后彼此基本上平行地延伸的方式偏转所述子光束。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的设备，其中，所述分束器元件(2)为衍射型分束器元件或者折射型分束器元件。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的设备，其中，所述偏转元件(7)为凹透镜。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的设备，其中，所述另外的偏转元件(6)为凸透镜。
7.根据前面权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述聚焦元件(4)为凸透镜。
8.根据前面权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备包括至少一个偏振元件(8)，其在所述光路中布置在所述偏转元件与所述聚焦元件之间。
9.根据前面权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述激光辐射源为具有从10纳秒至10飞秒的范围内的脉冲宽度的脉冲激光辐射源。
10.根据前面权利要求中的任一项所述的设备，其中，由所述激光辐射源发出的所述激光束的辐射轮廓对应于高斯轮廓或者平顶轮廓。
11.根据前面权利要求中的任一项所述的设备，其中，能够用于光束整形的另外的光学元件位于所述分束器元件的前方。
12.根据前面权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备包括保持装置，所述基底安置在所述保持装置上，并且所述保持装置在垂直于由所述激光辐射源发出的所述激光束(1)的所述光路(3)的xy平面内能够移动。
13.根据前面权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述基底包括透明材料。
14.一种通过激光干涉图案化制造具有微米或者亚微米范围内的周期性点结构的基底的方法，包括以下步骤：
15.根据权利要求14所述的方法，其中，通过使所述分束器元件(2)沿着其光轴在光路(3)中移动，能够在微米或者亚微米范围内连续地调节所述基底(5)的产生的周期性点结构的结构周期。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述基底(5)包括透明材料，并且所述子光束在所述透明材料内部发生干涉。
17.一种通过激光干涉图案化制造具有微米或者亚微米范围内的周期性点结构的基底的方法，特别是基于权利要求14至16中的任一项所述的方法，包括以下步骤：
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一干涉像素和所述第二干涉像素的点结构的周期相同。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，在步骤b)之后在基底(5)的表面上施加第三脉冲，其中，第三干涉像素包括具有微米和亚微米范围内的尺寸的周期性点结构，
20.根据权利要求17或18所述的方法，其中，在至少一个空间方向上所述干涉周期的偏移是一致的。
21.一种具有抗反射特性的图案化基底，其包括微米或者亚微米范围内的周期性点结构，
22.根据权利要求21所述的图案化基底，其中，所述周期性点结构形成为使得，结构化的基底透射具有大于550nm的波长，优选具有大于500nm的波长，最优选地具有大于450nm的波长的电磁辐射。
23.根据权利要求21或22所述的图案化基底，包括微米或者亚微米范围内的周期性点结构，其中，周期性波结构叠加在所述周期性点结构上，其中，在从20nm至5μm的范围内具有间隔地布置波峰。
24.根据权利要求21或23中的一项所述的图案化基底，其中，所述图案化基底包括由第一和第二干涉像素形成的点结构，其中，所述第一和第二干涉像素分别独立地包括具有微米和/或亚微米范围内的尺寸的周期性点结构，其中，所述第一干涉像素和所述第二干涉像素彼此重叠地布置，使得所述第二干涉像素与所述第一干涉像素之间的偏移在所述干涉周期的10％≤x≤50％的范围内。
25.根据权利要求24所述的图案化基底，其中，所述周期性点结构形成为使得，至少第三干涉像素与所述第一和第二干涉像素重叠地布置，使得所述第三干涉像素与所述第二干涉像素之间的偏移在所述干涉周期的10％≤x≤50％的范围内。
26.根据权利要求21至25中的任一项所述的图案化基底，其中，所述基底包括物理的和/或化学的涂层。
27.根据权利要求21至26中的任一项所述的图案化基底，其中，所述图案化基底包括透明材料，并且其中，所述透明材料从包括玻璃、固体聚合物、透明陶瓷或者其混合物的组中选择。
28.根据权利要求21至27中的任一项所述的图案化基底，其中，所述图案化基底的折射率为渐变的。
29.根据权利要求21至28中的任一项所述的图案化基底，其中，所述基底具有疏水或者超疏水特性。
30.根据前面权利要求中的任一项所述的图案化基底，其中，所述基底具有抗结冰特性。
31.根据权利要求21至30中的任一项所述的图案化基底，其中，所述基底具有亲水或者超亲水特性。
32.根据前面权利要求中的任一项所述的图案化基底，其中，所述基底具有抗起雾特性。
33.根据权利要求21至32中的任一项所述的图案化基底在光伏系统中的应用。
34.根据权利要求21至32中的任一项所述的图案化基底作为监视器、屏幕以及显示器的抗反射玻璃的应用。
35.根据权利要求21至32中的任一项所述的图案化基底在玻璃纤维中的应用。
36.根据权利要求21至32中的任一项所述的图案化基底作为用于在另一个基底上间接施加或者创建图案的阴模的应用。
