一种基于动态调控的焦场轨迹制作微结构的装置

摘要

一种基于动态调控的焦场轨迹制作微结构的装置。包括飞秒激光器、动态飞秒矢量光场阵列产生及调控系统和紧聚焦微加工系统。工作原理是：在空间光调制器上加载全息光栅来生成矢量光场阵列，经显微物镜聚焦，获得具有特定光强分布的紧聚焦焦场。通过设计动态变化的全息光栅来获得动态变化的矢量光场阵列，其经紧聚焦后可产生随时间变化的、呈现特定形状(如四边形、八边形、风扇叶形等)的焦场轨迹。基于生成的焦场轨迹即可获得与焦场轨迹对应的微结构。本发明相比于其他制作微纳结构的方法具有无需样品或光源移动的独特优点，制作的微结构接近波长量级，可加工任意设计的二维/三维微结构，在制作微结构时具有高效、可重复性高、稳定性好等优点。

主权项

一种基于动态调控的焦场轨迹制作微结构的装置，其特征在于该装置包括：飞秒激光器、动态飞秒矢量光场阵列的生成及调控系统和紧聚焦微加工系统；动态飞秒矢量光场阵列的生成及调控系统包括：沿光轴方向依次布置的空间光调制器(4)、4f系统前置透镜(5)、空间滤波器(6)、1/4波片(7)、4f系统后置透镜(8)、朗奇光栅(9)以及用于产生和动态控制全息光栅的计算机系统(14)；紧聚焦微加工系统包括：显微物镜(11)、样品(12)和样品三维移动平台(13)；飞秒激光器(1)输出的飞秒激光经由1/2波片(2)和偏振分束器(3)组成的可变衰减器对激光能量进行控制，然后垂直入射至空间光调制器(4)，空间光调制器上加载由计算机系统(14)生成并动态控制的全息光栅，通过空间光调制器后衍射的线偏振光经4f系统前置透镜(5)进行汇聚，利用处在4f系统前置透镜的频谱面上的空间滤波器(6)分别选取正、负一级的衍射光，然后各自经过一个1/4波片(7)转化成携带涡旋相位的左、右旋圆偏振光，再经4f系统后置透镜(8)汇聚后入射至朗奇光栅(9)，经朗奇光栅合束后获得动态调控的飞秒矢量光场阵列；所获得的动态调控飞秒矢量光场阵列经反射镜(10)反射后入射至显微物镜(11)进行聚焦，聚焦光束辐照在样品(12)表面或内部进行微纳结构的加工，样品根据需要由三维移动平台(13)进行三维精确控制移动，对移动平台的控制由与之相连的计算机系统(14)来实施。