[发明专利]一种加工具有多个数值孔径的微透镜阵列的方法

权利要求书

1.一种加工具有多个数值孔径的微透镜阵列的方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一：以石英玻璃作为基底材料，根据不同贝塞尔光束之间的贝塞尔区域长度差，设计贝塞尔相位图，计算公式如下：

β＝arcsin(nsinα)-α (1)

其中β为出射角,α为相位图中的锥底角,n为相位图中锥透镜相位的折射率,这里取1.45进行计算，Z_max为进入缩束系统之前贝塞尔区域的长度,w₀为入射高斯型激光的束腰半径；

步骤二：为了滤除0级光对加工光束的干扰，在贝塞尔光束相位图的基础上叠加棱镜相位，使从SLM出射的加工光束与干扰光分离；

步骤三：搭建由飞秒激光系统、衰减片、机械开关、空间光调制器(SLM)、缩束系统和六自由度平移台组成的加工光路；

步骤四：将步骤二中得到的叠加后的相位图加载到SLM中，高斯型激光入射到SLM的液晶面板生成贝塞尔光束，并经过缩束系统生成微贝塞尔光束，其长度按照下式进行计算：

其中，Γ为缩束系统的缩放倍数，f₁和f₂分别为平凸透镜和聚焦物镜的焦距，Z'_max为缩束后的微贝塞尔光束的长度；

步骤五：利用机械开关控制脉冲个数，利用衰减片调节入射激光能量，微调六自由度精密位移平台使样品的上表面与激光传播方向垂直，并使微贝塞尔光束末端接触样品的上表面对加工区域改性；

步骤六：将改性后的样品在室温条件下放入氢氟酸溶液中进行刻蚀，并加入超声振荡辅助使溶液与样品充分反应，通过控制刻蚀时间来控制微透镜的通光孔径大小。

2.一种加工具有多个数值孔径的微透镜阵列的装置，其特征在于：包括飞秒激光系统、衰减片、机械开关、空间光调制器(SLM)、平凸透镜、分束镜、白光源、电荷耦合器件(CCD)、二向色镜、显微物镜、六自由度精密位移平台、计算机控制系统；

连接关系：飞秒激光系统、衰减片、机械开关、平凸透镜、分束镜、白光源、电荷耦合器件、二向色镜、显微物镜同轴放置，空间光调制器的液晶面板与光束成45°夹角，加工样品被放置在六自由度精密位移平台中心；

光路：飞秒激光系统产生高斯型飞秒激光后，经衰减片调整激光能量，利用计算机控制系统控制机械开关来调节辐照到样品表面的脉冲个数；调节后的激光光束经SLM调制生成贝塞尔光束，再通过缩束系统(平凸透镜+显微物镜)对光束缩束聚焦在位于六自由度精密位移平台中心的样品表面，其中二向色镜改变光束方向使其垂直入射到显微物镜中；在此过程中白光源产生的白光经过分束镜、二向色镜、显微物镜后照射在样品的加工区域，之后原路返回至分束镜，分束镜改变反射光传播方向入射到电荷耦合器件中，以此实现对加工过程的实时监控。