[發(fā)明專利]一種超衍射極限焦斑陣列生成裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910853722.4
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110568731B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝翔;劉鑫;匡翠方;劉旭;李海峰
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);之江實驗室
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02B21/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種超衍射極限焦斑陣列生成裝置，其特征在于，包括：

第一光源模塊、第一反射鏡、第一光調(diào)制模塊、第一透鏡、第二透鏡、第二反射鏡、第二光源模塊、第三反射鏡、第二光調(diào)制模塊、第三透鏡、第四透鏡、第一二色鏡、第一振鏡、第二振鏡、掃描透鏡、第五透鏡和第二二色鏡；

第一光源模塊發(fā)出準直左旋圓偏振光，經(jīng)第一反射鏡入射到第一光調(diào)制模塊，經(jīng)其相位調(diào)制后，再經(jīng)第一透鏡、第二透鏡、第二反射鏡入射到第一二色鏡表面，經(jīng)第一二色鏡表面反射，再經(jīng)第一振鏡、第二振鏡、掃描透鏡、第五透鏡聚焦至樣品，此光束為第一光束，此光束在樣品上形成空心焦斑陣列；

第二光源模塊發(fā)出準直光，經(jīng)第三反射鏡入射到第二光調(diào)制模塊，經(jīng)其相位調(diào)制后，再經(jīng)第三透鏡、第四透鏡、再經(jīng)第二二色鏡透射，到達第一二色鏡，經(jīng)第一二色鏡透射，再經(jīng)第一振鏡、第二振鏡、掃描透鏡、第五透鏡聚焦至樣品，此光束為第二光束，此光束在樣品上形成實心焦斑陣列；

第一光束的空心焦斑陣列與第二光束的實心焦斑陣列在樣品上重合，從而生成超衍射極限焦斑陣列。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超衍射極限焦斑陣列生成裝置，其特征在于，所述第一光調(diào)制模塊與掃描透鏡的前焦面通過第一透鏡和第二透鏡保持光學(xué)共軛關(guān)系；所述第一光調(diào)制模塊位于第一透鏡的前焦面上，掃描透鏡的前焦面等效位于第二透鏡的后焦面上；所述第一光調(diào)制模塊、第一透鏡、第二透鏡和掃描透鏡的前焦面構(gòu)成一個4f系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超衍射極限焦斑陣列生成裝置，其特征在于，所述第二光調(diào)制模塊與掃描透鏡的前焦面通過第三透鏡和第四透鏡保持光學(xué)共軛關(guān)系；所述第二光調(diào)制模塊位于第三透鏡的前焦面上，掃面透鏡的前焦面等效位于第四透鏡的后焦面上；所述第二光調(diào)制模塊、第三透鏡、第四透鏡和掃描透鏡的前焦面構(gòu)成一個4f系統(tǒng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超衍射極限焦斑陣列生成裝置，其特征在于，所述第一光源模塊的作用是產(chǎn)生準直左旋圓偏振光，用于抑制熒光分子的發(fā)光或?qū)饪棠z的去交聯(lián)；所述第二光源模塊用于激發(fā)樣品熒光或使光刻膠發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超衍射極限焦斑陣列生成裝置，其特征在于，所述第一光調(diào)制模塊對第一光源模塊發(fā)出的準直左旋圓偏振光進行相位調(diào)制的具體方法為：將所需要生成的理想目標空心焦斑陣列作為輸入，利用相位反演算法，計算出在第一光調(diào)制模塊上需要施加的相位分布，再經(jīng)第一光調(diào)制模塊加載該相位分布，從而實現(xiàn)對第一光束的調(diào)制。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超衍射極限焦斑陣列生成裝置，其特征在于，所述第二光調(diào)制模塊對第二光源模塊發(fā)出的準直光進行相位調(diào)制的具體方法為：將所需要生成的理想目標實心焦斑陣列作為輸入，利用相位反演算法，計算出在第二光調(diào)制模塊上需要施加的相位分布，再經(jīng)第二光調(diào)制模塊加載該相位分布，從而實現(xiàn)對第二光束的調(diào)制。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超衍射極限焦斑陣列生成裝置，其特征在于，所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡均為雙膠合消色差凸透鏡。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超衍射極限焦斑陣列生成裝置，其特征在于，所述第一二色鏡對第一光束反射，對第二光束和從樣品發(fā)出的熒光透射；所述第二二色鏡對第二光束透射，對從樣品發(fā)出的熒光反射。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超衍射極限焦斑陣列生成裝置，其特征在于，該裝置還包括第六透鏡和光接收模塊；所述第二二色鏡將從樣品發(fā)出的熒光反射至第六透鏡，經(jīng)第六透鏡聚焦后由光接收模塊接收。

10.一種高通量超衍射極限成像與激光直寫復(fù)合系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的超衍射極限焦斑陣列生成裝置；

所述第一光源模塊由第一激光光源、第一偏振器、四分之一波片、第七透鏡、第一孔徑光闌和第八透鏡組成；所述第二光源模塊由第二激光光源、第二偏振器、第九透鏡、第二孔徑光闌和第十透鏡組成；所述第五透鏡由場鏡和顯微物鏡組成；所述光接收模塊采用單光子探測器；所有光學(xué)元件位于同軸光路上；

所述第一激光光源發(fā)出的光經(jīng)第一偏振器變?yōu)榫€偏振光，再經(jīng)四分之一波片變?yōu)樽笮龍A偏振光，經(jīng)第七透鏡、第一孔徑光闌和第八透鏡準直，再經(jīng)第一反射鏡入射到第一光調(diào)制模塊，經(jīng)其相位調(diào)制后，再經(jīng)第一透鏡、第二透鏡、第二反射鏡入射到第一二色鏡表面，經(jīng)第一二色鏡表面反射，再經(jīng)第一振鏡、第二振鏡、掃描透鏡、場鏡，再經(jīng)顯微物鏡聚焦至樣品，此光束為第一光束，此光束在樣品上的焦斑為空心焦斑陣列；

所述第二激光光源發(fā)出的光經(jīng)第二偏振器變?yōu)榫€偏振光，再經(jīng)第九透鏡、第二孔徑光闌和第十透鏡準直，經(jīng)第三反射鏡入射到第二光調(diào)制模塊，再經(jīng)第三透鏡、第四透鏡、再經(jīng)第二二色鏡透射，到達第一二色鏡，經(jīng)第一二色鏡透射，再經(jīng)第一振鏡、第二振鏡、掃描透鏡、場鏡、顯微物鏡聚焦至樣品，此光束為第二光束，此光束在樣品上的焦斑為實心焦斑陣列；

第一光束的空心焦斑陣列與第二光束的實心焦斑陣列在樣品上重合，從而生成超衍射極限焦斑陣列。