基于DMD实现双光束时空调制及扫描的打印方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于DMD实现双光束时空调制及扫描的打印方法及系统。该系统将单个DMD分为两个半区实现对两束窄带激光的独立高速调制，并利用二值全息术实现对其衍射级次的三维随机扫描及精确对准。进一步的，本发明专利技术还可以在空间域和时间域对两束激光进行任意调制，以适用不同曝光条件的刻写介质。通过匹配物镜的数值孔径和双光束在物镜后孔阑的距离，两束激光在物镜下垂直相交，从而实现更优的等效点扩散函数，并达到接近1：1的体素纵横比。该系统具有高灵活度，高稳定性，低复杂度和低成本的特点，适用于高通量的三维超分辨打印领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微纳精密制造领域及光学仪器设计领域，具体地，涉及一种基于dmd实现双光束时空调制及扫描的打印方法及系统。

技术介绍

1、在微纳三维制造领域，传统的单光束直写刻写技术往往存在不同方面的短板。例如，单束连续光引发单光子聚合反应时往往缺乏三维刻写的能力；飞秒激光引发的多光子聚合效应实现了单光束的三维刻写，但具有极高的光源成本，较差的轴向分辨率；同时不经倍频的飞秒激光波长通常在近红外区，致使其点扩散函数较大，难以实现亚百纳米尺度的高灵活度刻写。

2、利用双光束曝光进行刻写是同时解决上述短板有效方法。文献[opticalmaterials express, 2011, 1(4): 614-624]首次提出了一种基于受激发射损耗（sted）的双光束刻写光刻方案，其光刻胶可以被一路空心光斑抑制聚合反应，并通过另一路实心光斑刻写未被抑制的部分，从而实现超分辨的三维刻写。尽管该技术展示的仍是基于飞秒激光的双光束刻写，但通过三维暗斑的生成技术，其可被应用在基于连续光的单光子刻写中，实现三维刻写。文献[nature, 2020, 588(7839): 本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于DMD实现双光束时空调制及扫描的打印方法，其特征在于，将第一光束和第二光束分别入射到数字微镜阵列的两个分区，经过衍射后垂直于数字微镜阵列出射；随后经过傅里叶透镜使第一光束和第二光束在空间滤波器所在平面形成聚焦的衍射级次，并经过空间滤波器滤去多余级次后；然后经过管透镜使第一光束和第二光束平行入射至物镜的后孔阑两侧，再经过物镜分别聚焦至刻写介质内，形成双光束两两对准并垂直相交的衍射图案；通过变换数字微镜阵列上加载的二值全息图进行三维空间内的随机扫描，实现三维结构的刻写。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字微镜阵列上加载振幅调制的二值全息图，从而使扩束准...

【技术特征摘要】

1.一种基于dmd实现双光束时空调制及扫描的打印方法，其特征在于，将第一光束和第二光束分别入射到数字微镜阵列的两个分区，经过衍射后垂直于数字微镜阵列出射；随后经过傅里叶透镜使第一光束和第二光束在空间滤波器所在平面形成聚焦的衍射级次，并经过空间滤波器滤去多余级次后；然后经过管透镜使第一光束和第二光束平行入射至物镜的后孔阑两侧，再经过物镜分别聚焦至刻写介质内，形成双光束两两对准并垂直相交的衍射图案；通过变换数字微镜阵列上加载的二值全息图进行三维空间内的随机扫描，实现三维结构的刻写。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字微镜阵列上加载振幅调制的二值全息图，从而使扩束准直后的激光光束产生灵活可调的衍射级次；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光束和第二光束分别入射至数字微镜阵列的两个互不重合的分区，并在两个分区分别加载适用于第一光束和第二光束波长的二值全息图，使两光束在其傅里叶面的衍射级次在空间中对准；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据被刻写介质的不同特征，对所述第一光束和第二光束的调制在时间域和空间域上进行相应设计：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过调节物镜入瞳面双光束相对于光轴的距离以及数值孔径匹配的物镜以实现双光束在物镜下相交角度垂直。

6.一种基于dmd实现双光束时空调制及扫描的打印系统，其特征在于，包括第一窄带激光源（3），第二窄带激光源（4），第一扩束器（7），第二扩束器（8），第一光场调制器（9），第二光场调制器（10），第一反射镜（11），第二反射镜（12），数字微镜阵列（13），傅里叶透镜（14），空间滤波器（15），管透镜（16），第三反射镜（17），物镜（18），位移台（19）；所述数字微镜阵列（13）至少有两个分区；所述第一窄带激光源（3）发出第一光束，经过第一扩束器（7）扩束，随后经过第一光场调制器（9）调制成所需的光场模式，再经过第一反射镜（11）以调整入射角入射至数字微...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨顺华，谷松韵，苏晨怡，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：