[發明專利]多分辨率飛秒激光3D打印裝置和打印方法

有效

• 申請號: 201710432759.0
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107175823B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 程亞;儲蔚;譚遠鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: B29C64/273
• 分類號: B29C64/273;B29C64/135;B33Y30/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種多分辨率飛秒激光3D打印裝置，其特征是該裝置包括沿飛秒激光脈沖的輸出方向依次是展寬器(1)、放大器(2)、可變焦的凸透鏡(3)和凹透鏡(4)、可調衰減片(5)、第一光柵(6)、第二光柵(7)、空間光調制器(8)、第一凸透鏡(9)、平面反射鏡(10)、第二凸透鏡(11)、分色鏡(12)、平場透鏡(13)和位于三維平移臺(15)上的打印材料(14)，在所述的打印材料(14)的反射光方向依次是平場透鏡(13)、分色鏡(12)、第三凸透鏡(16)和CCD(17)，所述的飛秒激光脈沖聚焦在所述的三維平移臺(15)上放置的光固化打印材料(14)中，第三凸透鏡(16)和CCD(17)接受加工圖像以便實時觀察整個3D打印過程，計算機(18)的輸出端與所述的空間光調制器(8 )和三維平移臺(15)的控制端相連，所述的第一光柵(6)和第二光柵(7)相對且相互平行放置，所述的空間光調制器(8)加載的矯正成型相差的掩模由所述的第一凸透鏡(9)、平面反射鏡(10)、第二凸透鏡(11)構成4f系統成像于所述的平場透鏡(13)的入瞳處。

2.利用權利要求1所述的多分辨率飛秒激光3D打印裝置飛秒激光3D打印的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

①將打印材料(14)固定在所述的三維平移臺(15)上；

②調整光路：經所述的展寬器(1)和放大器(2)發出的中心波長為800nm的飛秒激光脈沖，經過凸透鏡(3)、凹透鏡(4)構成可變焦的望遠系統改變光束尺寸后，由可調衰減片(5)控制能量，經第一光柵(6)、第二光柵(7)，由空間光調制器(8)反射的激光脈沖經第一凸透鏡(9)、平面反射鏡(10)和第二凸透鏡(11)組成的4f成像系統至所述的分色鏡(12)，經分色鏡(12)反射后成像到所述的平場透鏡(13)的入瞳，經過上述時空整形和相位調制后的飛秒激光脈沖由所述的平場透鏡(13)聚焦于打印材料(14)內部；

③控制所述的可變焦凸透鏡(3)的焦距以及可變焦凸透鏡(3)與凹透鏡(4)之間的距離實現光束比例的縮放，同時調節可調衰減片(5)控制光束的能量,在所述的計算機(18)輸入的空間光調制器相位調制掩膜，控制聚焦區域的相差，實現打印材料中作用區域不同尺度的三維對稱焦斑形狀；將需要打印的三維物體模型文件輸入所述的計算機(18)，控制所述的三維平移臺(15)移動，進行光固化三維成型和打印。