[發(fā)明專(zhuān)利]一種飛秒激光雙光子聚合微納加工系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410375257.5
• 申請(qǐng)日: 2014-08-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104155851A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程鑫;崔德虎;李自平;明靜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G03F7/20
• 分類(lèi)號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 北京品源專(zhuān)利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬;路凱

1.一種飛秒激光雙光子聚合微納加工系統(tǒng)，其特征在于，包括：

飛秒激光器，用于產(chǎn)生飛秒激光；

外光路調(diào)制單元，用于對(duì)所述飛秒激光進(jìn)行調(diào)制；

取像裝置，用于對(duì)三維微納器件的截面圖形逐層進(jìn)行取像，以使調(diào)制后的飛秒激光形成按照所述各層截面圖形排列的并行光束；

聚焦透鏡，用于將按照所述各層截面圖形排列的并行光束聚焦在光敏材料內(nèi)，形成由多個(gè)焦點(diǎn)組成的平面圖像，各焦點(diǎn)處光敏材料發(fā)生固化，以實(shí)現(xiàn)所述三維微納器件的每層截面結(jié)構(gòu)一次投影成形；

位移臺(tái)，用于對(duì)放置在其上的所述光敏材料的位置進(jìn)行微動(dòng)調(diào)節(jié)；

計(jì)算機(jī)，用于對(duì)所述位移臺(tái)和所述取像裝置進(jìn)行控制；

監(jiān)控裝置，用于對(duì)所述光敏材料的微納加工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述取像裝置為動(dòng)態(tài)取像裝置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)取像裝置為液晶顯示器或數(shù)字光處理裝置。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)用于對(duì)所述取像裝置進(jìn)行控制，包括：所述計(jì)算機(jī)用于對(duì)所述三維微納器件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，并將建模所得的模型轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號(hào)加載到動(dòng)態(tài)取像裝置上，以在所述動(dòng)態(tài)取像裝置上形成所述三維微納器件的各層截面圖形。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)取像裝置包括多個(gè)像素單元，其中，在計(jì)算機(jī)控制下處于打開(kāi)狀態(tài)的像素單元在所述動(dòng)態(tài)取像裝置上形成所述三維微納器件的各層截面圖形。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)取像裝置的每個(gè)像素單元在計(jì)算機(jī)控制下單獨(dú)開(kāi)合，當(dāng)飛秒激光照射在所述動(dòng)態(tài)取像裝置上時(shí)，處于打開(kāi)狀態(tài)的像素單元反射或透射飛秒激光，將一束飛秒激光分成按照特定形狀排列的多束飛秒激光以進(jìn)行微納加工。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述取像裝置為靜態(tài)取像裝置。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述靜態(tài)取像裝置為掩模板。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述掩模板包括多個(gè)微區(qū)，每個(gè)微區(qū)包含所述三維微納器件的一層截面圖形。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)用于對(duì)所述取像裝置進(jìn)行控制，包括：所述計(jì)算機(jī)用于在微納加工過(guò)程中對(duì)所述掩膜板的位置進(jìn)行微動(dòng)調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述三維微納器件的各層截面圖形的取像。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述外光路調(diào)制單元包括在所述飛秒激光的前進(jìn)路徑上依次排列的再生放大器、快門(mén)、衰減器、準(zhǔn)直透鏡組以及孔徑光闌。

12.一種飛秒激光雙光子聚合微納加工方法，采用權(quán)利要求1所述的飛秒激光雙光子聚合微納加工系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行，其特征在于，所述方法用于對(duì)光敏材料進(jìn)行逐層微納加工，并通過(guò)監(jiān)控裝置對(duì)所述光敏材料的逐層微納加工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，所述方法包括：

打開(kāi)飛秒激光器，產(chǎn)生飛秒激光；

通過(guò)外光路調(diào)制單元對(duì)所述飛秒激光進(jìn)行調(diào)制；

通過(guò)計(jì)算機(jī)控制取像裝置對(duì)三維微納器件的第一層截面圖形進(jìn)行取像，以使調(diào)制后的飛秒激光形成按照所述第一層截面圖形排列的并行光束；

通過(guò)聚焦透鏡將按照所述第一層截面圖形排列的并行光束聚焦在所述光敏材料內(nèi)，形成由多個(gè)焦點(diǎn)組成的平面圖像，各焦點(diǎn)處光敏材料發(fā)生固化，以實(shí)現(xiàn)所述三維微納器件的第一層截面結(jié)構(gòu)一次投影成形；

通過(guò)計(jì)算機(jī)控制位移臺(tái)移動(dòng)所述三維微納器件的一層截面厚度的距離，其中，所述位移臺(tái)的移動(dòng)方向與所述飛秒激光照射所述光敏材料的方向平行；

通過(guò)計(jì)算機(jī)控制所述取像裝置對(duì)所述三維微納器件的剩余各層截面圖形逐層進(jìn)行取像，每層截面結(jié)構(gòu)加工成形后，利用計(jì)算機(jī)控制所述位移臺(tái)移動(dòng)所述三維微納器件的一層截面厚度的距離，直至整個(gè)三維微納器件加工完成。