[发明专利]一种基于边缘光抑制的共路相位调制激光直写方法与装置

权利要求书

1.一种基于边缘光抑制的双光束共路相位调制激光直写方法，所述方法采用的装置包括用于引发光刻胶产生光聚合反应的激发光路、用于抑制光刻胶光产生光聚合反应的抑制光路、激发光与抑制光的合束光路，其特征在于：

所述激发光光路依次经过第一激光器（1）、第一缩束器（2）、第一声光调制器（3）、第一扩束器（4）、第一反射镜（5）和第一半波片（6）；

所述抑制光光路依次经过第二激光器（7）、第二缩束器（8）、第二声光调制器（9）、第二扩束器（10）和第二半波片（11）；

所述合束光光路依次经过偏振合束器（12）、第三半波片（13）、第二反射镜（14）、SLM（15）第一部分、第一四分之一波片（16）、第三反射镜（17）、第一四分之一波片（16）、SLM（15）第二部分、第四反射镜（18）、第一透镜（19）、第五反射镜（20）、场镜（21）、第一二分之一波片（22）、物镜（23）、精密位移平台（24）、光刻胶样品（25）；

还包括：计算机（26），所述计算机（26）分别与第一声光调制器（3）、第二声光调制器（9）、SLM（15）和精密位移平台（24）连接；

所述方法包括如下步骤：

（1）第一激光器（1）发出的激光作为激发光经过第一缩束器（2）后，光斑直径减小至可通过其后放置的第一声光调制器（3），再经过所述第一声光调制器（3）对其开关与强度进行调制，然后经过第一扩束器（4）对光束进行准直与扩束，所述扩束后的光斑大小保证在进入后续安装的SLM（15）时接近其工作面尺寸的一半，再经过第一反射镜（5）进行光路转折，然后通过第一半波片（6）调整其线偏振方向；

（2）第二激光器（7）发出的激光作为抑制光经过第二缩束器（8）后，光斑直径减小至可以通过后面安装的第二声光调制器（9），再经过所述第二声光调制器（9）对其开关与强度进行调制，然后经过第二扩束器（10）对光束进行准直与扩束，所述扩束后的光斑大小保证在进入后续安装的SLM（15）时接近其工作面尺寸的一半，接着再通过第二半波片（11）调整其线偏振方向；

（3）所述激发光与抑制光通过偏振合束器（12）进行合束，再经过第三半波片（13）同时调整激发光与抑制光的线偏振方向，使激发光的偏振方向与SLM对应的工作偏振方向一致；

（4）所述合束光经过第二反射镜（14）反射后进入到分成两部分的SLM（15）的第一部分上，在所述SLM（15）第一部分上加载用于校正激发光光路产生的像差对应的灰度图像，使激发光光束产生相应的相位调制；与激发光同时入射到SLM（15）第一部分的抑制光由于偏振与之垂直，故抑制光束经过所述SLM第一部分时不产生相位调制；所述被调制的激发光与未调制抑制光同时经过第一四分之一波片（16），然后经过第三反射镜（17）反射再次经过第一四分之一波片（16），使激发光与抑制光的线偏振方向各自改变90度，再入射到所述SLM（15）第二部分；在SLM（15）第二部分上加载产生空心光斑对应的灰度图像，此时只有与所述SLM工作偏振方向一致的抑制光才会被SLM（15）进行光场调控，使所述抑制光携带相应相位；与所述抑制光一同入射到所述SLM（15）第二部分的激发光由于其偏振方向与SLM工作偏振方向垂直，不产生相位调制；

（5）经过SLM（15）相位调制的激发光与抑制光光束经过第四反射镜（18）反射，然后第一透镜（19）进行汇聚，再经过第五反射镜（20）反射入射到场镜（21）上，由所述场镜（21）出射的准直激发光与抑制光经过第二四分之一波片（22），调节所述第二四分之一波片（22）使激发光和抑制光分别变成左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，再经过物镜（23）进行汇聚，使激发光聚焦到样品面上形成圆形实心光斑；使抑制光聚焦到样品（25）面上形成环形空心光斑。

2.如权利要求1所述的基于边缘光抑制的双光束共路相位调制激光直写方法，其特征在于：所述第一激光器（1）为连续光激光器，用于引发光刻胶的单光子吸收聚合反应，或者为皮秒或飞秒脉冲激光器，用于引发光刻胶的双光子吸收聚合反应。

3.如权利要求1所述的基于边缘光抑制的双光束共路相位调制激光直写方法，其特征在于：第二激光器（7）为连续光激光器或脉冲激光器。

4.如权利要求1所述的基于边缘光抑制的双光束共路相位调制激光直写方法，其特征在于：所述第一激光器（1）与第二激光器（7）波长相同。