[发明专利]一种基于声光偏转器的双光子聚合激光直写加工系统

权利要求书

1.一种基于声光偏转器的双光子聚合激光直写加工系统，其特征在于，包括：超快激光器、扩束器、扫场中心角色散补偿器件、二维声光偏转器、扫场边缘角色散补偿器件、像散补偿器件以及聚焦物镜；

所述超快激光器用于发射超快激光；

所述扩束器用于对超快激光进行准直扩束；准直扩束后的激光依次经过所述扫场中心角色散补偿器件和所述二维声光偏转器；

所述扫场中心角色散补偿器件用于根据所述二维声光偏转器的参数对二维声光偏转器扫场中心的角色散进行预补偿；

所述二维声光偏转器用于对扫场中心角色散预补偿后的激光进行预设角度的偏转，使偏转后的激光满足激光直写的需求；所述二维声光偏转器由两个正交放置的一维声光偏转器组成；

经过所述二维声光偏转器偏转后的激光依次经过所述扫场边缘角色散补偿器件和所述像散补偿器件，所述扫场边缘角色散补偿器件用于对二维声光偏转器扫场边缘的角色散进行补偿；所述像散补偿器件用于对二维声光偏转器对激光进行偏转过程中引入的像散进行补偿；

所述聚焦物镜用于对所述像散补偿器件补偿后的激光进行紧聚焦后出射到光敏材料，以对光敏材料进行双光子聚合激光直写，并通过所述二维声光偏转器对所述预设角度进行控制，以实现对光敏材料不同位置的双光子聚合激光直写。

2.根据权利要求1所述的双光子聚合激光直写加工系统，其特征在于，所述扫场中心角色散补偿器件包括：依次放置的角色散器件和中继镜；

所述二维声光偏转器扫场中心处的角色散值为其中，f₀为二维声光偏转器的中心驱动频率，v为二维声光偏转器的声速；

所述超快激光以预设入射角入射到角色散器件，使从角色散器件出射的激光功率达到最大，能量利用率最高；当从角色散器件出射的激光功率达到最大时，所述角色散器件在超快激光中心波长λ₀处的角色散值为α；所述中继镜的光焦度为零，在超快激光中心波长λ₀处的角放大率为β；

3.根据权利要求1所述的双光子聚合激光直写加工系统，其特征在于，所述扫场边缘角色散补偿器件包括：前镜组和后镜组；

所述前镜组包括依次放置的双凸透镜和弯月透镜，所述后镜组包括依次放置的双凹透镜与双凸透镜；

所述扫场边缘角色散补偿器件产生的角色散与扫场边缘处的角色散等大反向；所述扫场边缘处的角色散值为其中，θ为光束偏转角，f₁、f₂分别为两个一维声光偏转器在光束偏转角θ下的驱动频率。

4.根据权利要求1所述的双光子聚合激光直写加工系统，其特征在于，所述像散补偿器件在光束聚焦方向上的焦距f_c与二维声光偏转器对激光进行偏转过程中像散引起的光束聚焦的焦距等大反向，为其中，T_scan为二维声光偏转器扫描一行所需的时间，Δf为二维声光偏转器的驱动频率的带宽。

5.根据权利要求2所述的双光子聚合激光直写加工系统，其特征在于，所述角色散器件为折射棱镜，所述折射棱镜的顶角θ_c＝π-2*arctan(n)，其中，n为折射棱镜在超快激光中心波长λ₀处的折射率，所述超快激光的偏振方向与超快激光在折射棱镜中发生折射的折射面平行，所述预设入射角θ_in＝arctan(n)，出射角θ_out＝θ_in。

6.根据权利要求2所述的双光子聚合激光直写加工系统，其特征在于，所述角色散器件为衍射光栅，所述预设入射角θ_in＝γ，其中，γ为衍射光栅的刻槽面与光栅面的夹角。

7.根据权利要求4所述的双光子聚合激光直写加工系统，其特征在于，所述两个正交放置的一维声光偏转器包括：第一一维声光偏转器和第二一维声光偏转器；

所述第一一维声光偏转器用于对激光高速扫描，所述激光在高速扫描的方向上聚焦，引入像散；

所述第二一维声光偏转器在第一一维声光偏转器完成一行的高速扫描后，在其高速扫描的正交方向上改变下一行的扫描位置，以实现对激光进行预设角度的偏转。