[发明专利]一种高通量3D暗斑生成装置

说明书

本发明公开了一种高通量3D暗斑生成装置，并行光束阵列通过横向高通量暗斑阵列的器件后，每束光被调制为涡旋相位光，聚焦后形成横向暗斑；并行光束阵列聚焦后形成横向暗斑阵列；并行光束阵列通过纵向高通量暗斑阵列的器件后，每束光都被调制为0‑π相位分布，每束光聚焦后形成纵向暗斑；并行光束阵列聚焦后形成纵向暗斑阵列；将两种光束进行合束，聚焦后两种光斑进行非相干叠加，形成高通量3D暗斑阵列。本发明可提供稳定的高质量高通量3D暗斑阵列；且器件成本低，体积小，可以实现系统的高度集成；可用于实现并行双光束激光直写和并行受激发射损耗显微成像，极大的提升加工和成像速度。

技术领域

本发明属于光学工程领域，尤其涉及一种高通量3D暗斑生成装置。

背景技术

微纳制造技术作为微纳器件制备的核心技术与现代信息产业的支撑技术，正受到广泛关注。当前广泛应用的电子束曝光与聚焦离子束刻蚀技术效率低，只适用于小面积制备与现象级研究。应用于大型生产线的高分辨光刻技术无法满足科学研究与产品打样。随着技术发展，人们的需求由二维转向任意三维结构，以上技术无法做到这一点。而激光直写得益于非线性光学效应，具有无掩膜、非真空的优势，其作为一项三维纳米制造手段已得到了广泛应。但受限于衍射极限，其分辨率无法突破半波长。采用深紫外光源可极大提升分辨率，但光学系统的设计、制造、集成面临的技术难度急剧增加，难以实现真正的应用。

双光束激光直写技术是一项基于激光直写技术的新型三维纳米加工技术，其在传统激光打印技术的基础上，增加一束空心损耗光束（暗斑）叠加在受衍射极限限制的直写光束上，抑制直写光束引发材料光聚合区域，从而将直写分辨率提升到50nm甚至更高。但是，目前该技术受限于单路光直写，加工速度较慢，无法实现产业化大规模应用。采用多路直写光束并行加工是提升加工速度最直接有效的方法，为此也需要一种高通量暗斑阵列来配合多路直写光束来实现快速激光直写。同时，该方法也可以应用于受激损耗超分辨成像技术中，用来实现并行快速超分辨成像。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高通量3D暗斑生成装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高通量3D暗斑生成装置，包括分光棱镜、第一二分之一波片、第一四分之一波片、横向高通量暗斑生成器件、第一反射镜、第二反射镜、第二二分之一波片、第二四分之一波片、纵向高通量暗斑生成器件、合束棱镜、微透镜阵列、第一透镜和第二透镜；其中，分光棱镜将入射光分成两路，一路依次经过第一二分之一波片、第一四分之一波片、横向高通量暗斑生成器件、第一反射镜后进入合束棱镜；分光棱镜的另一路出射光依次经过第二反射镜、第二二分之一波片、第二四分之一波片、纵向高通量暗斑生成器件后进入合束棱镜；两路光经过合束棱镜后，再依次经过微透镜阵列、第一透镜、第二透镜，最后呈像在第二透镜焦面处。

进一步地，所述入射光为线偏光平行方形光束阵列。

进一步地，所述横向高通量暗斑生成器件和纵向高通量暗斑生成器件均为两侧表面分别増镀遮光层和增透膜的透明基底，且对遮光层进行刻蚀，刻蚀位置形成阵列，两器件的刻蚀位置相同。

进一步地，所述透明基底为玻璃或塑料。

进一步地，在所述横向高通量暗斑生成器件的透明基底上刻写0-2π涡旋相位板，刻写位置与其遮光层刻蚀位置相同，形成0-2π涡旋相位阵列。

进一步地，所述横向高通量暗斑生成器件中的0-2π涡旋相位阵列与入射光的光束阵列同分布。

进一步地，在所述纵向高通量暗斑生成器件的透明基底上刻写0-π相位板，刻写位置与其遮光层刻蚀位置相同，形成0-π相位阵列。

进一步地，所述纵向高通量暗斑生成器件中的0-π相位阵列与入射光的光束阵列同分布。