基于相变材料物相结构超快激光协同调制的图像存储方法与流程

技术特征：

1.一种基于相变材料物相结构超快激光协同调制的图像存储方法，其特征在于，包括：

获取待处理灰度图像，以及定义的K个灰度值范围；所述K大于等于2；

基于所述待处理灰度图像的各像素点灰度值，以及定义的各所述灰度值范围，将所述待处理灰度图像划分为N部分图案，所述N部分图案叠加到一起即可得到所述待处理灰度图像；所述N大于等于2；

针对第一部分图案，调节激光脉冲能量为E1，基于所述第一部分图案的像素坐标位置对应在具有相变材料的加工样品表面，且以固定扫描速度进行加工，得到晶化程度为C1、占空比为X1的改性光栅结构，以实现对所述第一部分图案加工存储至所述加工样本表面；

针对第二部分图案，调节激光脉冲能量为E2，基于所述第二部分图案的像素坐标位置对应在所述加工样品表面，且以固定扫描速度进行加工，得到晶化程度为C2、占空比为X2的改性光栅结构，以实现对所述第二部分图案加工存储至所述加工样本表面；

……

针对第N部分图案，调节激光脉冲能量为EN，基于所述第N部分图案的像素坐标位置对应在所述加工样品表面，且以固定扫描速度进行加工，得到晶化程度为CN、占空比为XN的改性光栅结构，以实现对所述第N部分图案加工存储至所述加工样本表面；所述脉冲能量E1＞所述脉冲能量E2＞……＞所述脉冲能量EN；0＜所述占空比X1＜所述占空比X2＜……＜所述占空比XN≤100％；所述晶化程度C1>C2>C3>…>Cn；至此，完成对所述待处理灰度图像的N阶灰度与亮度的兼容存储显示于所述加工样本表面。

2.如权利要求1所述的基于相变材料物相结构超快激光协同调制的图像存储方法，其特征在于，还包括：当待处理图像为彩色图像时，将所述彩色图像进行灰度转换得到所述待处理灰度图像。

3.如权利要求1所述的基于相变材料物相结构超快激光协同调制的图像存储方法，其特征在于，所述基于所述待处理灰度图像的各像素点灰度值，以及定义的各所述灰度值范围，将所述待处理灰度图像划分为N部分图案包括：

针对所述待处理灰度图像的每个像素点，根据该像素点的灰度值确定其对应所属的灰度值范围，将属于相同灰度值范围的所有像素点合并得到其中某部分图案，从而将所述待处理灰度图像划分为N部分图案。

4.如权利要求1所述的基于相变材料物相结构超快激光协同调制的图像存储方法，其特征在于，所述基于所述待处理灰度图像的各像素点灰度值，以及定义的各所述灰度值范围，将所述待处理灰度图像划分为N部分图案包括：

按照预设图像单元将所述待处理灰度图像划分为M个图像块；所述M大于所述N；针对各所述图像块，基于该图像块内所有像素点的平均灰度值，确定该图像块所属的灰度值范围；将属于相同灰度值范围的所有图像块合并得到其中某部分图案，从而将所述待处理灰度图像划分为N部分图案。

5.如权利要求4所述的基于相变材料物相结构超快激光协同调制的图像存储方法，其特征在于，所述预设图像单元为像素条，所述像素条为宽度为1个像素点，长度为所述待处理灰度图图像的宽度或长度的图像单元。

6.如权利要求1所述的基于相变材料物相结构超快激光协同调制的图像存储方法，其特征在于，所述占空比XN为100％。

7.如权利要求6所述的基于相变材料物相结构超快激光协同调制的图像存储方法，其特征在于，所述EN、……、E2、E1，是通过将EN与E1之间的脉冲能量进行N等分之后分别对应得到的。

8.如权利要求1所述的基于相变材料物相结构超快激光协同调制的图像存储方法，其特征在于，在存储某部分图案时保持激光偏振方向与直写方向的夹角固定不变；扫描速度保持固定为500μm/s；激光脉冲频率选用1000Hz；所述加工样品通过将相变材料采用磁控溅射的方式镀在单晶硅(100)上，相变材料薄膜厚度为200nm。

9.如权利要求1-8任一项所述的基于相变材料物相结构超快激光协同调制的图像存储方法，其特征在于，还包括：

针对第一部分图案，对其进行加工过程中，保持激光偏振方向与扫描速度方向的夹角为α1；

针对第二部分图案，对其进行加工过程中，保持激光偏振方向与扫描速度方向的夹角为α2；

……

针对第N部分图案，对其进行加工过程中，保持激光偏振方向与扫描速度方向的夹角为αN；所述α1，所述α2，……和所述αN的取值范围为[-90°，90°]。

10.一种基于相变材料物相结构超快激光协同调制的图像存储方法，其特征在于，包括：

获取待处理灰度图像，以及定义的K个灰度值范围；所述K大于等于2；

基于所述待处理灰度图像的各像素点灰度值，以及定义的各所述灰度值范围，将所述待处理灰度图像划分为N部分图案，所述N部分图案叠加到一起即可得到所述待处理灰度图像；所述N大于等于2；

针对第一部分图案，调节并保持激光偏振方向与扫描速度方向的夹角为β1，基于所述第一部分图案的像素坐标位置对应在具有相变材料的加工样品表面进行加工，得到周期传递方向为γ1的改性光栅结构；

针对第二部分图案，调节并保持激光偏振方向与扫描速度方向的夹角为β2，基于所述第二部分图案的像素坐标位置对应在所述加工样品表面进行加工，得到周期传递方向为γ2的改性光栅结构；

……

针对第N部分图案，调节并保持激光偏振方向与扫描速度方向的夹角为βN，基于所述第N部分图案的像素坐标位置对应在所述加工样品表面进行加工，得到周期传递方向为γN的改性光栅结构；所述β1、所述β2、……所述βN取值范围为[-90°,90°]，且各不相同；由于各部分图案的光栅传递方向各不相同，其对应的可见光共振响应峰不同，以实现对所述待处理灰度图像的多阶色彩存储显示。

技术总结
本发明提供的基于相变材料物相结构超快激光协同调制的图像存储方法，通过精确控制飞秒激光的脉冲能量，加工出不同占空比的改性光栅结构，从而利用光栅结构色调控了图案亮度方面的显示，同时也改变了GST的晶化程度，从而改变了GST材料本征的显示灰度，实现了多阶亮度图像与灰度图像的兼容显示；该方法灵活性高，集成性高，降低了加工周期，提高了生产效率。

技术研发人员：姜澜;赵康;韩伟娜;
受保护的技术使用者：北京理工大学重庆创新中心;北京理工大学;
技术研发日：2021.07.14
技术公布日：2021.10.26