[發明專利]一種基于光場調控的雙路并行超分辨激光直寫裝置

有效

• 申請號: 202110388124.1
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113189846B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 匡翠方;朱大釗;徐良;丁晨良;劉旭;李海峰
• 申請（專利權）人: 之江實驗室;浙江大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F1/68;B23K26/00;B23K26/06;B23K26/066;B23K26/067
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

1.一種基于光場調控的雙路并行超分辨激光打印裝置，包括兩個光路，一路為直寫光路，另一路為抑制光路，其特征在于：所述直寫光路的光束中的兩個偏振分量被不同的相位掩膜調制，經過物鏡后聚焦成為兩個分開的實心直寫光斑；抑制光束的兩個偏振分量也被不同的相位掩膜調制，經過物鏡聚焦后成為兩個分開的空心抑制光斑焦斑；對應的實心光斑和空心光斑中心重合，形成兩對直寫-抑制光斑組合，實現雙路并行超分辨激光打??；所述直寫光路依次包括直寫激光器、直寫路準直器、直寫路防漂移系統、直寫路能量調控模塊、直寫路波前調控模塊；所述直寫激光器發出的780nm的光經過直寫路準直器擴束準直后變為平行光束，平行光束依次經過直寫路防漂移系統、直寫路能量調控模塊、直寫路波前調控進入合束模塊；所述抑制光路包括抑制激光器、抑制路準直器、抑制路防漂移系統、抑制路能量調控模塊、抑制路波前調控模塊；所述抑制路激光器發出的532nm的光經過抑制路準直器擴束準直后變為平行光束，平行光束依次經過抑制路防漂移系統、抑制路能量調控模塊、抑制路波前調控進入合束模塊；

所述直寫路波前調控模塊或所述抑制路波前調控模塊用于對光束的兩個偏振分量進行調制；光束進入模塊后，首先經過一對透鏡組成的4f系統，并在焦面處對光束進行小孔濾波；之后被一對反射鏡反射，入射到SLM屏幕上，期間經過一個半波片和偏振片；光束被SLM反射后經過1/4波片和透鏡匯聚在一面反射鏡上，被反射鏡反射后再一次經過1/4波片和透鏡，再一次入射到SLM上；SLM的屏幕分為左右兩個區域，光束兩次入射到SLM屏幕的不同區域；光束從SLM反射后被一對反射鏡反射，經過一個半波片和1/4波片后從模塊出射；

所述SLM左右半屏幕加載不同的相位掩膜，用于對直寫光束調制的SLM左右半屏分別加載左傾斜相位和右傾斜相位，用于對抑制光束調制的SLM左半屏加載左傾斜相位并疊加渦旋相位，右半屏加載右傾斜相位并疊加渦旋相位。

2.如權利要求1所述的基于光場調控的雙路并行超分辨激光打印裝置，其特征在于：所述直寫路能量調控模塊或抑制路能量調控模塊用于對光束進行能量調控，光束進入模塊后首先經過半波片、起偏器和一對反射鏡，半波片用于旋轉光束偏振方向，使透過起偏器的能量最大，起偏器用于生成線偏振光，反射鏡用于調節光束位置；之后光束入射到偏振分光鏡上，被分為偏振方向互相垂直的兩束偏振光，每束光經過聲光調制器和一對反射鏡后，再被另一個偏振分光鏡合束；聲光調制器用于對光束能量和通斷進行調制。

3.如權利要求1所述的基于光場調控的雙路并行超分辨激光打印裝置，其特征在于：所述合束模塊用于對從兩個波前調控模塊出射的光束進行合束；進入合束模塊的一束光束經過兩個透鏡組成的4f系統入射到合束二色鏡上，期間經過兩對反射鏡，用于折轉和調節光路；另一束光經過相同器件的另一光路，入射到同一二色鏡上進行合束；合束后的兩束光再經過一個分光鏡，部分能量被反射進入掃描系統，之后從合束模塊出射；另一部分能量透射，被一對反射鏡反射從模塊出射，入射到能量探測器上，對光束能量波動進行監測；此外，從物鏡返回的光束，經過掃描系統后返回分光鏡，透射的能量被一面反射鏡反射后從合束模塊出射，進入PSF探測器。