[发明专利]一种大幅面阵列飞秒激光微流控芯片直印方法及其设备

权利要求书

1.一种大幅面阵列飞秒激光微流控芯片直印方法，其特征在于，利用调控输出的激光光束状态多参数可调的大幅面阵列飞秒激光实现大幅面激光干涉，通过对大幅面阵列飞秒激光干涉状态、干涉组合及曝光方式的调控输出所需图案，实现对微流控芯片的任意结构的直印加工，结合分层加工方法和氢氟酸超声腐蚀处理加工制得具有复杂三维微通道的微流控芯片，具体包括：

(1)大幅面阵列飞秒激光输出技术：种子光经过预放大处理后，通过脉冲分束装置将激光分束成为m×n阵列激光，阵列激光的各分束激光分别经过多次预放大和与预压缩处理后，分别对各分束激光的相位、光强、偏振、中心波长、脉冲宽度进行调控，输出大幅面阵列飞秒激光；

(2)大幅面阵列组合干涉直印技术：大幅面阵列飞秒激光经过反射镜阵元装置，调控不同数量的激光光束组合形成不同光束干涉组进行大幅面飞秒激光干涉，调控各光束干涉组的组合和曝光方式，并经过多次曝光叠加调控输出所需图案，可实现在微流控芯片上的飞秒激光干涉直印加工；

(3)大幅面阵列选区干涉加工技术：大幅面阵列飞秒激光经过反射镜阵元装置，调控特定区域的激光光束在特定位置进行选区干涉，可实现在微流控芯片上的飞秒激光选区干涉直印加工，以及对特定位置及特征的选区烧蚀加工；

(4)分层调控加工技术：微流控芯片模型经分层处理，将整个微流控芯片划分为三类特征区域：①复杂变截面微通道区域；②简单定截面微通道区域；③无加工特征区域，根据整个微流控芯片由下至上的分层区域特征情况，智能调控加工方式实现微流控芯片的加工；

(5)氢氟酸超声腐蚀技术：经过直印加工的微流控芯片在氢氟酸中进行超声腐蚀，对微流控芯片的内部微通道进行疏通，得到具有复杂三维微通道的微流控芯片。

2.根据权利要求1所述的一种大幅面阵列飞秒激光微流控芯片直印方法，其特征在于，所述的大幅面阵列飞秒激光输出技术通过延迟、光强、偏振、倍频和脉冲压缩调控，可输出可调控相位光强I、偏振p、中心波长λ和脉冲宽度τ的m×n阵列飞秒激光，作为微流控芯片直印加工的光源。

3.根据权利要求1所述的一种大幅面阵列飞秒激光微流控芯片直印方法，其特征在于，所述大幅面阵列飞秒激光输出技术调制的大幅面阵列飞秒激光的各分束激光的脉冲宽度≤200fs，单脉冲能量≥10μJ。

4.根据权利要求2或3所述的一种大幅面阵列飞秒激光微流控芯片直印方法，其特征在于，所述的飞秒激光中心波长的调控范围200-400nm或400-700nm或700-2500nm。

5.根据权利要求1所述的一种大幅面阵列飞秒激光微流控芯片直印方法，其特征在于，所述的大幅面阵列组合干涉直印技术采用激光光束组合干涉加工方式实现，在加工区域内形成多个激光光束干涉组，各激光光束干涉组可采用两束或多束飞秒激光进行干涉或调控输出不同的曝光方式。

6.根据权利要求1所述的一种大幅面阵列飞秒激光微流控芯片直印方法，其特征在于，所述的大幅面阵列组合干涉直印技术可实现各激光光束干涉组的飞秒激光状态的调控，调控不同波长的多束激光互相干涉，可产生线性干涉和非线性干涉效应，从而实现干涉周期、干涉光斑尺寸以及干涉图案的调控，所述的飞秒激光状态调控包括大幅面阵列飞秒激光中各分束激光的相位光强I、偏振p、中心波长λ和脉冲宽度τ的调控。

7.根据权利要求1所述的一种大幅面阵列飞秒激光微流控芯片直印方法，其特征在于，所述的大幅面阵列组合干涉直印技术通过调控激光光束干涉组的组合和曝光方式，结合各激光光束干涉组内各束飞秒激光状态的调控，通过多次曝光叠加可输出微流控芯片待加工图案，实现对微流控芯片的干涉直印加工。

8.根据权利要求5或6或7所述的一种大幅面阵列飞秒激光微流控芯片直印方法，其特征在于，所述的激光光束干涉组可调控激光光束干涉光斑及干涉阵点的尺寸，通过控制激光能量使干涉阵点尖峰处的能量达到微流控芯片材料烧蚀阈值，干涉形成的阵点尖峰的分辨率为0.1μm。