一种基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统的制作方法

本申请涉及激光加工领域，特别是涉及一种基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统。

背景技术：

1、传统的飞秒激光加工系统，一般通过改变激光参数（波长、重频、脉冲持续时间等）、物镜、透镜等方式来满足不同加工要求。但是激光在经过透镜或物镜之后，只能聚焦形成单个光点，该方式对于纳米、微米量级的加工，效率往往较低。另外，经过简单聚焦后的光斑，若想改变其相位、偏振等信息，往往需要通过在光路中加减光学元器件，加工复杂的三维结构时，较难做到单次成型。

2、目前，空间光调制器是一种通过驱动信号来调控空间光场的设备。通过调制入射激光的振幅、相位，可以得到任意的光场分布。针对透镜聚焦后单焦点的低效问题，空间光调制器可以通过算法调制光场，将入射激光在二维平面、三维立体中调制成多焦点阵列。结合飞秒直写技术，能够在材料内部实现复杂图案化的单次成型。

3、在光通信和光存储中，跨尺度的元器件，诸如波导、耦合器、马赫增德尔干涉仪等往往被集成在一起协同工作，而这些器件的尺寸分布可能从纳米拓展到微米量级。虽然通过空间光调制器能实现一定范围的补偿，但在跨量级尺度上，则对系统模块化有着更高的要求，增加了对整个系统涉及的难度。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决飞秒激光直写效率低、无法单次快速成型复杂结构、跨尺度加工不便问题的一种基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统。

2、第一方面，本申请提供了承载平台，在所述承载平台上设有用于生成第一激光束、第二激光束的飞秒激光器；

3、在所述承载平台上设有用于将所述第一激光束、所述第二激光束进行共光轴处理的底部光路；

4、在所述承载平台上设有用于通过空间光调制器将共光轴后的所述第一激光束、所述第二激光束进行调制的顶部光路；

5、在所述顶部光路围成的空间内设有用于将调制后的所述第一激光束、所述第二激光束传输至待加工样品进行聚焦的显微成像系统；

6、在所述承载平台上还设有对所述待加工样品的位置进行控制的三维位移台。

7、在其中一个实施例中，所述第一激光束和第二激光束均由所述飞秒激光器发射。

8、在其中一个实施例中，所述底部光路，包括：

9、二向色镜，用于透射所述第一激光束、反射第二激光束；

10、第一反射镜组，用于反射所述第一激光束或所述第二激光束；

11、衰减器组，用于衰减所述第一激光束、所述第二激光束。

12、在其中一个实施例中，所述第一反射镜组，包括：

13、第一反射镜，用于反射第二激光束；

14、第二反射镜，用于反射第一激光束和第二激光束。

15、在其中一个实施例中，所述第一反射镜组为对所述第一激光束、所述第二激光束具有高反射率的反射镜。

16、在其中一个实施例中，所述衰减器组，包括：

17、第一衰减器，用于衰减所述第一激光束；

18、第二衰减器，用于衰减所述第二激光束。

19、在其中一个实施例中，所述顶部光路，包括：

20、第二反射镜组，用于将共光轴后的所述第一激光束、所述第二激光束进行反射；

21、扩束透镜组，用于将所述第一激光束、所述第二激光束放大；

22、空间光调制器，用于调节所述第一激光束、所述第二激光束的相位信息；

23、4f光学系统，用于将空间光调制器上的相位信息同步至物镜上。

24、在其中一个实施例中，所述第二反射镜组，包括：

25、第三反射镜，用于对所述底部光路传输的所述第一激光束、所述第二激光束进行反射；

26、第四反射镜，用于反射所述相位信息被调节后的所述第一激光束、所述第二激光束的光路。

27、在其中一个实施例中，所述空间光调制器为反射式纯相位调制类型。

28、在其中一个实施例中，所述显微成像系统，包括：

29、成像元件，用于实时监控加工过程；

30、短波通二向色镜，用于滤波以及反射所述第一激光束、所述第二激光束，透射底部照明光源发出的白光；

31、物镜旋转台，用于更换不同参数的物镜；

32、物镜，用于汇聚所述第一激光束或所述第二激光束；

33、照明光源，用于照亮所述待加工样品。

34、通过空间光调制器对激光进行调制，结合飞秒激光直写技术，在二维平面或三维空间内形成多焦点阵列，实现材料内部单次快速成型复杂结构。此外，在系统中增加了物镜旋转台，针对不同尺度的加工要求，方便切换不同放大倍数、数值孔径的物镜。

技术特征：

1.一种基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统，其特征在于，所述可变焦飞秒激光加工系统，包括：

2.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统，其特征在于，所述第一激光束和第二激光束均由所述飞秒激光器发射。

3.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统，其特征在于，所述底部光路，包括：

4.根据权利要求3所述的基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统，其特征在于，所述第一反射镜组，包括：

5.根据权利要求3所述的基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统，其特征在于，所述第一反射镜组为对所述第一激光束、所述第二激光束具有高反射率的反射镜。

6.根据权利要求3所述的基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统，其特征在于，所述衰减器组，包括：

7.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统，其特征在于，所述顶部光路，包括：

8.根据权利要求7所述的基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统，其特征在于，所述第二反射镜组，包括：

9.根据权利要求8所述的基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统，其特征在于，所述空间光调制器为反射式纯相位调制类型。

10.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统，其特征在于，所述显微成像系统，包括：

技术总结
本申请涉及一种基于空间光调制器的可变焦飞秒激光加工系统，包括在承载平台上设有用于生成激光束的飞秒激光器；在承载平台上设有用于将激光束进行共光轴处理的底部光路；在承载平台上设有用于通过空间光调制器将共光轴后的激光束进行调制的顶部光路；在顶部光路围成的空间内设有用于将调制后的激光束传输至待加工样品进行聚焦的显微成像系统；在承载平台上还设有对待加工样品的位置进行控制的三维位移台。通过空间光调制器对激光进行调制，结合飞秒激光直写技术，在二维平面或三维空间内形成多焦点阵列，实现材料内部单次快速成型复杂结构。在系统中增加了物镜旋转台，针对不同尺度的加工要求，方便切换不同放大倍数、数值孔径的物镜。

技术研发人员：谭德志,李增领,刘松国,孙轲,朱泊宁,陈晨端,吴佳佳
受保护的技术使用者：之江实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14