一种调控聚焦光斑三维方向强度的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种调控聚焦光斑三维方向强度的装置和方法，属于激光加工领域。装置包括：相位元器件、第一透镜、第二透镜和物镜；相位元器件，对入射光束进行相位调制；第一透镜和第二透镜组成一个4f系统，将调制后的光束投影到物镜的前焦平面上；物镜采用非消色差透镜，对光斑进行聚焦，利用不同聚焦位置上透镜的色散效应对光斑拉伸强度的不同来产生不同倾斜方向的聚焦光斑。本发明专利技术利用物镜色散效应来调控聚焦光斑的形状，使得光强分布三维方向可调，特别适合需要加工倾斜结构的应用场景，可提高激光加工系统工作的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种调控聚焦光斑三维方向强度的装置和方法
本专利技术属于激光加工领域，更具体地，涉及一种调控聚焦光斑三维方向强度的装置和方法。
技术介绍
近年来，随着飞秒激光器的普及以及飞秒激光加工技术的发展，研究人员发现了飞秒激光材料加工中的许多新的特性及现象。相比于常规的连续激光与纳秒激光灯，飞秒激光具有极高的瞬时功率密度，经聚焦之后可在透明材料内部实现多光子吸收或多光子聚合等非线性效应，使得三维激光直写技术得到了快速的发展，衍生出三维激光打印、多维光存储、三维微流体芯片制造等一系列新的应用。在三维加工应用中，加工区域的形状与聚焦光斑的光强分布有关。通常，采用物镜对激光光束进行聚焦时，光束沿物镜的中心入射，光强分布沿激光入射方向对称，加工的结构也呈现同样的对称性。当需要加工非对称结构时，常采用多次扫描的方法，通过多次加工区域的叠加得到所需形状的结构。多次扫描的方法虽然操作简单但耗时较长，同时限制了加工结构的大小。此外，也可以采用空间光调制器等器件，通过复杂的相位图对光场进行三维调控，但是该方法算法设计较难，得到的光斑质量也不易保证。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调控聚焦光斑三维方向强度的装置，其特征在于，包括：相位元器件、第一透镜、第二透镜和物镜；其中，相位元器件位于第一透镜的前焦平面上；第二透镜与第一透镜的距离为第一透镜与第二透镜焦距之和，物镜与第二透镜的距离为第二透镜与物镜焦距之和；/n相位元器件，用于对入射光束进行相位调制，使得光束经物镜聚焦后形成所需点阵；/n第一透镜和第二透镜组成一个4f系统，用于将调制后的光束投影到物镜的前焦平面上；/n所述物镜采用非消色差透镜，用于对光斑进行聚焦，利用不同聚焦位置上透镜的色散效应对光斑拉伸强度的不同来产生不同倾斜方向的聚焦光斑。/n

【技术特征摘要】
1.一种调控聚焦光斑三维方向强度的装置，其特征在于，包括：相位元器件、第一透镜、第二透镜和物镜；其中，相位元器件位于第一透镜的前焦平面上；第二透镜与第一透镜的距离为第一透镜与第二透镜焦距之和，物镜与第二透镜的距离为第二透镜与物镜焦距之和；
相位元器件，用于对入射光束进行相位调制，使得光束经物镜聚焦后形成所需点阵；
第一透镜和第二透镜组成一个4f系统，用于将调制后的光束投影到物镜的前焦平面上；
所述物镜采用非消色差透镜，用于对光斑进行聚焦，利用不同聚焦位置上透镜的色散效应对光斑拉伸强度的不同来产生不同倾斜方向的聚焦光斑。


2.根据权利要求1所述的一种调控聚焦光斑三维方向强度的装置，其特征在于，不同位置聚焦光斑的强度分布有一个主轴，主轴的倾斜角度采用与θ表示，满足以下关系：



θ＝θ0
其中，表示光斑主轴与Z轴夹角，F()表示光斑位置与倾斜角度的对应关系，r0表示光斑位置与Z轴的距离，θ表示光斑在XY平面上的投影与x轴的夹角，θ0表示光斑位置与原点连线与x轴的夹角。


3.根据权利要求1或2所述的一种调控聚焦光斑三维方向强度的装置，其特征在于，相位元器件为相位板或空间光调制器。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张静宇，高骥超，刘思垣，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42