[发明专利]高速多光束并行激光直写装置

摘要

一种适用于微纳加工的高速多光束并行激光直写装置，由刻写光源调制模块、刻写光头、离焦检测模块、照明与监控模块、样品位移台和主控模块组成，本发明提供多光束激光并行高速刻写，大大提高了刻写速度。可根据实际应用需要，将多光束的刻写子系统与不同运动方式的样品台组合成具有不同功能的刻写装置。

主权项

1、一种高速多光束并行激光直写装置，其特征在于该装置的组成包括：刻写光源调制模块(1)，包括一台激光器(101)、声光调制器(102)和光谱分光镜(103)；刻写光头(2)，由调焦驱动器(201)和刻写物镜(202)组成；离焦检测模块(3)，由半导体激光器(301)、第一偏振分光镜(302)、第二偏振分光镜(306)、柱面镜(303)、四象限光电探测器(304)和温控单元(305)组成；照明与监控模块(4)，包括照明光源(403)、准直透镜(404)、半透半反镜(405)、目镜(402)和感光元件(401)；样品位移台(5)，包括样品台(502)和样品(501)；主控模块(6)，包括实时控制器(601)和计算机(602)；上述元部件的位置关系如下：所述的样品(501)水平地装夹在所述的样品台(502)上，在一竖直的主光路上自上而下依次设置所述的感光元件(401)、目镜(402)、半透半反镜(405)、第二偏振分光镜(306)、光谱分光镜(103)、刻写物镜(202)和样品(501)，所述感光元件(401)、目镜(402)、半透半反镜(405)、第二偏振分光镜(306)、光谱分光镜(103)和刻写物镜(202)同光轴；所述的主光路垂直所述的样品(501)表面；所述的声光调制器(102)位于所述的激光器(101)的出射光路上，所述的光谱分光镜(103)位于所述的声光调制器(102)的衍射光束光路上，所述的光谱分光镜(103)的反射面与衍射光束中心成45°夹角，与主光路成45°夹角；所述的刻写物镜(202)固定在所述的调焦驱动器(201)上，该调焦驱动器(201)驱动刻写物镜(202)沿主光路方向运动，所述的刻写物镜(202)的光轴与所述的光谱分光镜(103)的反射面成45°夹角；所述的半导体激光器(301)发出经准直后的平行激光，依次被第一偏振分光镜(302)、第二偏振分光镜(306)反射后，沿主光路透过所述的光谱分光镜(103)和刻写物镜(202)会聚在所述样品(501)的表面，被该样品(501)表面反射的反射光沿主光路依次透过所述的刻写物镜(202)、光谱分光镜(103)，被第二偏振分光镜(306)反射、透过第一偏振分光镜(302)、柱面镜(303)，最终落在所述的四象限探测器(304)表面，所述第二偏振分光镜(306)、第一偏振分光镜(302)、柱面镜(303)和四象限探测器(304)同光轴，所述的温控单元(305)包裹在半导体激光器(301)金属外壳外；所述的照明光源(403)发出的非相干发散光束，被所述的准直透镜(404)准直后，被所述的半透半反镜(405)反射，沿主光路透过第二偏振分光镜(306)、光谱分光镜(103)、刻写物镜(202)，对样品(501)刻写区域进行照明，所述的目镜(402)与所述的刻写物镜(202)构成显微镜，将样品(501)表面成像在所述的感光元件(401)上；所述的计算机(602)与实时控制器(601)相连，所述的实时控制器(601)与所述的刻写光源调制模块(1)、刻写光头(2)、离焦检测模块(3)、照明及监视模块(4)、样品台(502)分别相连，在所述的计算机(602)的程序控制下，驱动各部件协调运动进行激光直写。