[发明专利]一种基于多点阵产生和独立控制的双光子并行直写装置及方法

权利要求书

1.一种基于多点阵产生和独立控制的双光子并行直写装置，其特征在于：包括按光前进方向依次设置的飞秒激光脉冲（1）、扩束器（2）、第一反射镜（3）、数字微镜阵列DMD（4）、第一凸透镜（5）、第二凸透镜（6）、第二反射镜（7）、空间光调制器SLM（8）、第三反射镜（9）、第三凸透镜（10）、第四凸透镜（11）、第四反射镜（12）、方形可调光阑（13）、微透镜阵列MLA（14）、第五凸透镜（15）、二向色镜（16）、物镜（17）、精密位移台（18）以及设置在二向色镜（16）反射端的第六凸透镜（19）、CCD（20）。

2.根据权利要求1所述的一种基于多点阵产生和独立控制的双光子并行直写装置，其特征在于：所述的数字微镜阵列DMD（4）用于对入射光斑进行振幅调制，具体为DMD（4）将有效像素区域等分成N×N个单元，一个单元对应一个光斑，对数字微镜阵列DMD（4）每个单元包含的m×m个微镜进行独立“开”与“关”的状态切换，独立调控各单元光斑的强度和均匀度。

3.根据权利要求2所述的一种基于多点阵产生和独立控制的双光子并行直写装置，其特征在于：所述的空间光调制器SLM（8）对入射光斑进行相位调制，具体为：空间光调制器SLM（8）将有效像素区域等分成N×N个单元，每个单元包含m×m个液晶面元，空间光调制器SLM（8）每个单元的各液晶面元与数字微镜阵列DMD（4）各单元的m×m个像素一一对应，通过对空间光调制器SLM（8）各单元内的m×m个液晶面元控制，独立调控各单元光斑的波前。

4.根据权利要求3所述的一种基于多点阵产生和独立控制的双光子并行直写装置，其特征在于：所述的第一凸透镜（5）和第二凸透镜（6）组成4F系统一，用于将DMD（4）上的光场成像到空间光调制器SLM（8），第一凸透镜（5）和第二凸透镜（6）的焦距F1和F2满足F1/F2=d_D/d_S，其中d_D、d_S分别是数字微镜阵列DMD（4）和空间光调制器SLM（8）的像素间距；调节数字微镜阵列DMD（4）和空间光调制器SLM（8）的位置和姿态，使光束通过4F系统一后，各单元光斑与空间光调制器SLM（8）上的各单元区域一一重合。

5.根据权利要求4所述的一种基于多点阵产生和独立控制的双光子并行直写装置，其特征在于：所述的第三凸透镜（10）和第四凸透镜（11）组成4F系统二，用于将空间光调制器SLM（8）上的光场成像到微透镜阵列MLA（14）焦平面上，第三凸透镜（10）和第四凸透镜（11）的焦距F3和F4满足F3/F4=m×d_S/d_M，其中d_M为MLA（14）的微透镜间距；调节微透镜阵列MLA（14）的横向位置，使各单元光斑分别与微透镜阵列MLA（14）各微透镜一一对应。

6.根据权利要求5所述的一种基于多点阵产生和独立控制的双光子并行直写装置，其特征在于：所述的第一反射镜（3）和第二反射镜（7）分别用于调整入射到数字微镜阵列DMD（4）和空间光调制器SLM（8）的入射角，其中空间光调制器SLM（8）的入射角控制在10°以内。

7.根据权利要求6所述的一种基于多点阵产生和独立控制的双光子并行直写装置，其特征在于：所述的微透镜阵列MLA（14）包含N×N个微透镜，用于对入射N×N个单元光斑进行聚焦，一个单元光斑对应一个微透镜，最多可在MLA（14）焦平面产生N×N焦点阵列；通过空间光调制器SLM（8）调制各单元光斑的波前，独立控制各焦点在相应微透镜光轴焦点附近的落点位置。

8.根据权利要求7所述的一种基于多点阵产生和独立控制的双光子并行直写装置，其特征在于：所述的方形可调光阑（13）用于限制入射到微透镜阵列MLA（14）的光斑尺寸，该方形可调光阑（13）的口径为微透镜阵列MLA（14）有效面积的大小。