[实用新型]一种基于光流控的光束扫描型动态光学微加工平台

说明书

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，涉及一种微加工装置，特别是一种基于光流控的光束扫描型动态光学微加工装置，主要用于微纳结构制备、微纳器件加工、微纳实验构建、微动力学、微流体力学、光电检测、生化分析、环境监测、复合材料制备、防伪技术等领域中的微加工。 

背景技术

器件小型化需求广泛存在于微纳结构制备、微纳器件加工、微纳实验构建、微动力学、微流体力学、光电检测、生化分析、环境监测、复合材料制备、防伪技术等诸多领域，并且对相关领域发展起着非常重要的作用。小型化器件加工装置是基础，特别是微纳器件加工装置更是极为重要，在宏观器件向微纳尺度研发过程中起到关键作用。 

在先技术中，存在微加工装置和技术，例如集成电路器件的光刻技术，光刻技术包含有很多步骤与流程：在硅片上涂上一层耐腐蚀的光刻胶，随后让强光通过一块刻有电路图案的镂空掩模板照射在硅片上；被照射到的部分光刻胶会发生变质，而构筑栅区的地方不会被照射到，所以光刻胶会仍旧粘连在上面；用腐蚀性液体清洗硅片，变质的光刻胶被除去，露出下面的硅片，而栅区在光刻胶的保护下不会受到影响；粒子沉积、掩膜、刻线等操作，直到最后形成成品晶片。现有光刻技术具有一定的优点，但也存在不足：制作过程步骤多、工艺复杂；制作作用装置复杂，价格昂贵，并且对环境要求高；微纳结构掩膜版是固定的，当所需要加工图形不同时，需要对应的掩膜版进行替换，不能动态实时调整。 

在先技术中，还存在一种微加工装置，即激光直写装置，参见美国授权专利，专利名称：Sub-micron laser direct write；专利号：US 8101247B2；专利日期(Date of Patent)：2012年1月24日(Jan.24，2012)。此在先技术具有一定优点，但是仍存在一些本质不足：系统主要在固体基底上进行结构加工，不能加工完全分离的微纳器件；所加工微纳器件的形状受限制， 不能灵活加工任意形状微纳器件；制备系统构建具有相当难度，对光机机构要求高；所加工微纳不便于进行后续自组装处理等活动；不便于工作在液体环境中微纳器件加工制备。 

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的技术问题提出了一种基于光流控的光束扫描型动态光学微加工平台，具体方案如下： 

一种基于光流控的光束扫描型动态光学微加工平台，包括光源，其特征在于，在所述光源出射光束行进方向上依次设置有光束整形器件、光束扫描器以及光流体模块，所述的光流体模块为两端开口结构，包括流道边界、位于所述光流体模块两端的流体入口和流体出口、位于流道边界内的流体光刻胶。 

本实用新型的基本构思是：利用光致固化原理，将光束扫描和光流控技术相结合，光源出射光束经光束整形器件整形后经过光束扫描器按照所需空间图形进行光点扫描，扫描光束照射到光流体模块的光致固化胶区域，使被照射点发生固化，制备形成了所需要微结构，成形微结构在流体流动产生的推动作用下进入下一步流程。此方法成本低、对环境和机构要求低、无需掩模、可以实时加工不同形状微结构、可以实现液体环境中微结构加工制备。 

作为优选，所述的光束整形器件为扩束准直镜。扩束准直镜为光束整形常用部件，用于对光束扩束、准直。 

作为优选，所述的光束扫描器为机械扫描器、电光扫描器或电光数字扫描器中的一种。 

进一步优选，所述的光束扫描镜为包含驱动部件和反射镜的机械扫描镜。 

与现有技术相比，本实用新型的优点： 

1)在先技术中可以采用集成电路领域中的光刻机进行微纳器件加工，但是制作过程步骤多、工艺复杂；制作作用装置复杂，价格昂贵，并且对环境要求高；利用激光直接技术同样存在制备系统构建具有相当难度，并且对光机机构要求高，本实用新型利用光致固化原理，将光束扫描和光流控技术相结合加工过程步骤少工艺简单、便于实现、制作装置简单、成本低，便于使用和推广，并且对环境和结构要求低。 

2)在先存在的光刻机技术中微纳结构掩膜版是固定的，当所需要加工图形不同时，需要对应的掩膜版进行替换，不能动态实时调整；激光直写技术同样存在所加工微纳器件的形状受限制，不能灵活加工任意形状微纳器件。本实用新型可以通过整形后的光束经过光束扫描器按照所需空间图形进行光点扫描，无需掩模，可以加工不同形状微纳器件，并能够进行不同微纳器件动态实时调整，拓展了加工灵活性。