[发明专利]一种超衍射极限焦斑阵列生成装置

权利要求书

1.一种超衍射极限焦斑阵列生成装置，其特征在于，包括：

第一光源模块、第一反射镜、第一光调制模块、第一透镜、第二透镜、第二反射镜、第二光源模块、第三反射镜、第二光调制模块、第三透镜、第四透镜、第一二色镜、第一振镜、第二振镜、扫描透镜、第五透镜和第二二色镜；

第一光源模块发出准直左旋圆偏振光，经第一反射镜入射到第一光调制模块，经其相位调制后，再经第一透镜、第二透镜、第二反射镜入射到第一二色镜表面，经第一二色镜表面反射，再经第一振镜、第二振镜、扫描透镜、第五透镜聚焦至样品，此光束为第一光束，此光束在样品上形成空心焦斑阵列；

第二光源模块发出准直光，经第三反射镜入射到第二光调制模块，经其相位调制后，再经第三透镜、第四透镜、再经第二二色镜透射，到达第一二色镜，经第一二色镜透射，再经第一振镜、第二振镜、扫描透镜、第五透镜聚焦至样品，此光束为第二光束，此光束在样品上形成实心焦斑阵列；

第一光束的空心焦斑阵列与第二光束的实心焦斑阵列在样品上重合，从而生成超衍射极限焦斑阵列。

2.根据权利要求1所述的一种超衍射极限焦斑阵列生成装置，其特征在于，所述第一光调制模块与扫描透镜的前焦面通过第一透镜和第二透镜保持光学共轭关系；所述第一光调制模块位于第一透镜的前焦面上，扫描透镜的前焦面等效位于第二透镜的后焦面上；所述第一光调制模块、第一透镜、第二透镜和扫描透镜的前焦面构成一个4f系统。

3.根据权利要求1所述的一种超衍射极限焦斑阵列生成装置，其特征在于，所述第二光调制模块与扫描透镜的前焦面通过第三透镜和第四透镜保持光学共轭关系；所述第二光调制模块位于第三透镜的前焦面上，扫面透镜的前焦面等效位于第四透镜的后焦面上；所述第二光调制模块、第三透镜、第四透镜和扫描透镜的前焦面构成一个4f系统。

4.根据权利要求1所述的一种超衍射极限焦斑阵列生成装置，其特征在于，所述第一光源模块的作用是产生准直左旋圆偏振光，用于抑制荧光分子的发光或对光刻胶的去交联；所述第二光源模块用于激发样品荧光或使光刻胶发生交联反应。

5.根据权利要求1所述的一种超衍射极限焦斑阵列生成装置，其特征在于，所述第一光调制模块对第一光源模块发出的准直左旋圆偏振光进行相位调制的具体方法为：将所需要生成的理想目标空心焦斑阵列作为输入，利用相位反演算法，计算出在第一光调制模块上需要施加的相位分布，再经第一光调制模块加载该相位分布，从而实现对第一光束的调制。

6.根据权利要求1所述的一种超衍射极限焦斑阵列生成装置，其特征在于，所述第二光调制模块对第二光源模块发出的准直光进行相位调制的具体方法为：将所需要生成的理想目标实心焦斑阵列作为输入，利用相位反演算法，计算出在第二光调制模块上需要施加的相位分布，再经第二光调制模块加载该相位分布，从而实现对第二光束的调制。

7.根据权利要求1所述的一种超衍射极限焦斑阵列生成装置，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜均为双胶合消色差凸透镜。

8.根据权利要求1所述的一种超衍射极限焦斑阵列生成装置，其特征在于，所述第一二色镜对第一光束反射，对第二光束和从样品发出的荧光透射；所述第二二色镜对第二光束透射，对从样品发出的荧光反射。

9.根据权利要求1所述的一种超衍射极限焦斑阵列生成装置，其特征在于，该装置还包括第六透镜和光接收模块；所述第二二色镜将从样品发出的荧光反射至第六透镜，经第六透镜聚焦后由光接收模块接收。

10.一种高通量超衍射极限成像与激光直写复合系统，其特征在于，包括权利要求9所述的超衍射极限焦斑阵列生成装置；

所述第一光源模块由第一激光光源、第一偏振器、四分之一波片、第七透镜、第一孔径光阑和第八透镜组成；所述第二光源模块由第二激光光源、第二偏振器、第九透镜、第二孔径光阑和第十透镜组成；所述第五透镜由场镜和显微物镜组成；所述光接收模块采用单光子探测器；所有光学元件位于同轴光路上；

所述第一激光光源发出的光经第一偏振器变为线偏振光，再经四分之一波片变为左旋圆偏振光，经第七透镜、第一孔径光阑和第八透镜准直，再经第一反射镜入射到第一光调制模块，经其相位调制后，再经第一透镜、第二透镜、第二反射镜入射到第一二色镜表面，经第一二色镜表面反射，再经第一振镜、第二振镜、扫描透镜、场镜，再经显微物镜聚焦至样品，此光束为第一光束，此光束在样品上的焦斑为空心焦斑阵列；

所述第二激光光源发出的光经第二偏振器变为线偏振光，再经第九透镜、第二孔径光阑和第十透镜准直，经第三反射镜入射到第二光调制模块，再经第三透镜、第四透镜、再经第二二色镜透射，到达第一二色镜，经第一二色镜透射，再经第一振镜、第二振镜、扫描透镜、场镜、显微物镜聚焦至样品，此光束为第二光束，此光束在样品上的焦斑为实心焦斑阵列；

第一光束的空心焦斑阵列与第二光束的实心焦斑阵列在样品上重合，从而生成超衍射极限焦斑阵列。