激光刻写方法、装置和系统制造方法及图纸

本申请涉及一种激光刻写方法、装置和系统。所述方法包括：获取目标结构的二维灰度图像以及激光刻写设备的刻写通道数；根据所述二维灰度图像，生成灰度刻写数据；将所述灰度刻写数据根据所述刻写通道数，拆分成对应不同刻写通道的单通道刻写数据；获取位移台的位置信息；基于所述位置信息，将对应每个所述刻写通道的所述单通道刻写数据发送至调制器阵列，以使激光刻写设备基于多个单通道刻写数据进行目标结构的刻写。采用本方法能够在大幅提升扫描速度的同时，还实现了表面粗糙度的提升，有效改善了传统3D激光直写方法刻写速度与刻写质量难以兼顾的问题。质量难以兼顾的问题。质量难以兼顾的问题。

【技术实现步骤摘要】
激光刻写方法、装置和系统


[0001]本申请涉及激光直写
，特别是涉及一种激光刻写方法、装置和系统。

技术介绍

[0002]3D激光直写，如基于双光子聚合，双吸收效应以及边缘光抑制效应的激光直写可以保持纳米至微米级高精度的同时，实现毫米至厘米级的3D结构物体的加工。这一能力允许人们在复杂大尺寸物体上实现微米级甚至纳米级的功能特征，这在高精度新型复杂器件与结构研究领域显得尤其重要，例如片上集成系统，微纳光学，超材料等。
[0003]相关技术中，进行3D激光直写需要获取目标结构的三维形貌数据。然后对该三维形貌数据进行层切处理，得到层切数据用于激光调制。然而，传统的层切数据层与层之间的台阶效应较为明显，导致最终生成的目标结构质量较差。
[0004]目前，针对相关技术中激光刻写的质量较差的问题，尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高激光刻写质量的激光刻写方法、装置和系统。
[0006]第一方面，本申请提供了一种激光刻写方法。所述方法包括：
[0007]获取目标结构的二维灰度图像以及激光刻写设备的刻写通道数；
[0008]根据所述二维灰度图像，生成灰度刻写数据；
[0009]将所述灰度刻写数据根据所述刻写通道数，拆分成对应不同刻写通道的单通道刻写数据；
[0010]获取位移台的位置信息；
[0011]基于所述位置信息，将对应每个所述刻写通道的所述单通道刻写数据发送至调制器阵列，以使激光刻写设备基于多个单通道刻写数据进行目标结构的刻写。
[0012]在其中的一个实施例中，所述根据所述二维灰度图像，生成灰度刻写数据包括：将二维灰度图像进行二维插值，得到灰度值二维数据；获取目标结构总高度和层切厚度；根据所述灰度值二维数据、所述目标结构高度和所述层切厚度生成灰度刻写数据。
[0013]在其中的一个实施例中，所述将二维灰度图像进行二维插值，得到灰度值二维数据之后包括：检测最底层灰度值是否为预设值，若否，则对所述灰度值二维数据进行取反操作。
[0014]在其中的一个实施例中，所述将所述灰度刻写数据根据所述刻写通道数，拆分成对应不同刻写通道的单通道刻写数据包括：根据所述灰度刻写数据选定刻写平面和刻写列数据；根据刻写通道数据对所述刻写平面和刻写列数据进行元素抽取，确定单通道刻写数据。
[0015]在其中的一个实施例中，所述根据刻写通道数据对所述刻写平面和刻写列数据进行元素抽取，确定单通道刻写数据之后还包括：获取穿插次数；根据穿插次数计算不同刻写
通道间的延时量；根据所述延时量对所述单通道刻写数据进行补零。
[0016]在其中的一个实施例中，所述获取穿插次数包括：获取并行刻写所使用的光束数量、像素尺寸以及并行刻写所使用的两束相邻光在物镜焦平面处的光束间距；根据所述光束数量、所述像素尺寸以及所述光束间距确定所述穿插次数。
[0017]在其中的一个实施例中，所述获取位移台的位置信息包括：获取位移台按照指定程序移动至预设位置发出的触发信号，所述位移台用于运载光刻样品；基于所述触发信号确定所述位移台的位置信息。
[0018]在其中的一个实施例中，所述获取位移台的位置信息之前包括：将所述位移台移动至预设位置，获取当前刻写行序号；判断所述当前刻写行序号是否为偶数，若否，则将各通道对应行序号的刻写数据进行元素序号反向操作。
[0019]第二方面，本申请还提供了一种激光刻写装置。所述装置包括：
[0020]第一获取模块，用于获取目标结构的二维灰度图像以及激光刻写设备的刻写通道数；
[0021]处理模块，用于根据所述二维灰度图像，生成灰度刻写数据；
[0022]计算模块，用于将所述灰度刻写数据根据所述刻写通道数，拆分成对应不同刻写通道的单通道刻写数据；
[0023]第二获取模块，用于获取位移台的位置信息；
[0024]刻写模块，用于基于所述位置信息，将对应每个所述刻写通道的所述单通道刻写数据发送至调制器阵列，以使激光刻写设备基于多个单通道刻写数据进行目标结构的刻写。
[0025]第三方面，本申请还提供了激光刻写系统。所述激光刻写系统包括：
[0026]刻写激光器，用于生成刻写激光；
[0027]扩束整形装置，用于对所述刻写激光进行扩束和偏振调整，生成准直偏振光；
[0028]光学衍射器件，用于根据所述准直偏振光生成并行刻写光束；
[0029]耦入光纤阵列，用于将自由空间中的所述并行刻写光束耦合进光纤阵列；
[0030]光纤型高速光调制装置阵列，用于控制所述并行刻写光束中各个子光束的光强；
[0031]耦出光纤阵列，用于将所述光纤阵列中的所述并行刻写光束释放到自由空间；
[0032]4f透镜系统，用于将所述并行刻写光束聚焦至光刻样品；
[0033]样品平移运动机构，用于调整所述光刻样品的三维空间位置。
[0034]上述激光刻写方法、装置和系统，通过将传统的层切数据替换为灰度层切数据，有效解决了层与层之间的台阶问题；通过将激光刻写数据拆分为多个单通道激光刻写数据，实现了多通道并行刻写。本申请的激光刻写方法、装置和系统，通过将多通道并行刻写与3D灰度刻写结合，实现了速度提升和质量优化的双重效果。
附图说明
[0035]图1为一个实施例中激光刻写方法的应用环境图；
[0036]图2为一个实施例中激光刻写方法的流程示意图；
[0037]图3为一个实施例中基于光纤阵列的并行3D灰度激光刻写系统的结构示意图；
[0038]图4为一个实施例中计算机基于二维灰度图生成3D灰度刻写数据的流程示意图；
[0039]图5为一个实施例中刻写数据准备完成后，计算机作为上位机完成刻写操作的流程示意图；
[0040]图6为一个实施例中将第i层的刻写数据拆分得到各通道刻写数据的拆分方法的流程示意图；
[0041]图7为一个实施例中位移台移动的示意图；
[0042]图8为一个实施例中激光刻写装置的结构框图。
具体实施方式
[0043]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0044]3D激光直写，如基于双光子聚合，双吸收效应以及边缘光抑制效应的激光直写可以在保持nm
‑
um级高精度的同时，实现mm
‑
cm级3D结构物体的加工。这一能力允许人们在复杂大尺寸物体上实现微米级甚至纳米级的功能特征，这在高精度新型复杂器件与结构研究领域显得尤其重要，例如片上集成系统，微纳光学，超材料等。然而现阶段，3D激光直写光刻技术依然存在不少问题，例如刻写速度慢，大尺寸结构需要拼接完成，分层现象明显等。
[0045]本申请实施例提供的激光刻写方法，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光刻写方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标结构的二维灰度图像以及激光刻写设备的刻写通道数；根据所述二维灰度图像，生成灰度刻写数据；将所述灰度刻写数据根据所述刻写通道数，拆分成对应不同刻写通道的单通道刻写数据；获取位移台的位置信息；基于所述位置信息，将对应每个所述刻写通道的所述单通道刻写数据发送至调制器阵列，以使激光刻写设备基于多个单通道刻写数据进行目标结构的刻写。2.根据权利要求1所述的激光刻写方法，其特征在于，所述根据所述二维灰度图像，生成灰度刻写数据包括：将二维灰度图像进行二维插值，得到灰度值二维数据；获取目标结构总高度和层切厚度；根据所述灰度值二维数据、所述目标结构高度和所述层切厚度生成灰度刻写数据。3.根据权利要求2所述的激光刻写方法，其特征在于，所述将二维灰度图像进行二维插值，得到灰度值二维数据之后包括：检测最底层灰度值是否为预设值，若否，则对所述灰度值二维数据进行取反操作。4.根据权利要求1所述的激光刻写方法，其特征在于，所述将所述灰度刻写数据根据所述刻写通道数，拆分成对应不同刻写通道的单通道刻写数据包括：根据所述灰度刻写数据选定刻写平面和刻写列数据；根据刻写通道数据对所述刻写平面和刻写列数据进行元素抽取，确定单通道刻写数据。5.根据权利要求4所述的激光刻写方法，其特征在于，所述根据刻写通道数据对所述刻写平面和刻写列数据进行元素抽取，确定单通道刻写数据之后还包括：获取穿插次数；根据穿插次数计算不同刻写通道间的延时量；根据所述延时量对所述单通道刻写数据进行补零。6.根据权利要求5所述的激光刻写方法，其特征在于，所述获取穿插次数包括：获取并行刻写所使用的光束数量、像素尺寸以及并行刻写所使用的两束相邻光在物镜焦平面处的光束间距...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪庆，匡翠方，罗昊，贾天浩，杨臻垚，刘旭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：