分束器装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种分束器装置，所述分束器装置包括分束器和围绕所述分束器设置的多个棱镜。所述分束器装置被构造用于将入射激光束分离为多个具有基本相等能量并且以基本相等的光学路径长度穿过所述分束器装置的细光束。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光学装置，更具体地讲，本专利技术涉及用于将光束 分离为多个具有基本相等能量的细光束的装置。
技术介绍
在一些多光子固化方法中，例如全文以引用的方式并入本文的美国专利No.6,855,478中所述的方法，包括多光子可固化光反应性组合 物的材料层被涂敷到基底(如，硅晶片)上，然后使用如激光束之类 的辐射能聚焦源对其选择性地固化。多光子固化技术可以用于制造二 维和/或三维(3D)的微结构和纳米结构。在一种制造技术中，当近红外光(NIR)辐射脉冲激光束聚焦到工程 光聚树脂上时，会形成体素。树脂内的非线性相互作用过程将部分该 NIR辐射转化为较短的波长，从而使该激光束焦点附近的树脂固化， 其中NIR辐射的两个光子基本上被同时吸收。这种树脂固化可以称为 光聚合，并且这种方法可以称为双光子光聚合方法。这种树 脂的光聚合不会在那些暴露于强度不足的NIR辐射部分的树脂区域发 生，因为树脂在那些区域不吸收NIR辐射。可以通过控制激光束焦点在三维(即x轴、y轴和z轴方向)上相 对于树脂的位置，而使用多光子光聚合方法一个体素一个体素地构造 3D结构。
技术实现思路
一般来讲，本专利技术涉及一种分束器装置，所述分束器装置用于将 入射光束分离为多个具有基本相同光束特性(例如，能量基本上相同)的细光束。在一个实施例中，根据本专利技术的分束器装置包括围绕一个或多个分束器设置的多个棱镜。也就是说，入射光束分离为多个细光束，其中细光束之间的光学光程差基本上为零。由于细光束以基本相似的光学路径长度穿过分束器装置，因此如果有的话，细光束发生基本上相似的脉冲拉伸。因而，预色散或后色散补偿(如果需要)得以简化。在本专利技术的一个实施例中， 一个或多个入射激光束导向到分束器装置，当光束穿过分束器并传播通过至少一个棱镜通道(即，传播穿过一个棱镜，然后反射回该分束器或进入另一个分束器)时，光束反复地分离为多个细光束。每个细光束各自以基本相等的光学路径长度穿过分束器装置，因此，每个细光束具有基本相等的脉冲宽度。所得的细光束可以布置为细光束线性阵列或二维(2D)阵列，这可用于结合在多光子光聚合方法中。细光束阵列可以通过正聚焦透镜聚焦到像平面上，该透镜限定了像平面的视场。视场内有子域，每个子域限定了一个像平面区域，在该区域内一个或多个细光束在x轴和y轴方向被扫描。具有基本相同特性的细光束的阵列可结合在多光子光聚合制造方法中，以在树脂的多个区域内基本上同时制造尺寸基本相同的体素，这将使得该制造方法能够并行制造多个二维(2D)和/或三维(3D)结构。在一个实施例中，本专利技术涉及一种系统，所述系统包括用于提供入射光束的光源、用于将入射光束分离为至少(2n-l)个细光束的分束器装置。该分束器装置包括分束器；以及与该分束器光学接触的(2n-2)个棱镜。在另一个实施例中，本专利技术涉及一种装置，所述装置包括分束器，其被构造用于将入射光束分离为第一细光束和第二细光束；第一棱镜构件，其被构造用于将第一细光束反射进分束器；第二棱镜构件，其被构造用于将第二细光束反射进分束器，其中第一细光束穿过分束器并分离为第三细光束和第四细光束，第二细光束穿过分束器并分离为第五和第六细光束。该装置还包括第三棱镜构件，其被构造用于将第三和第五细光束反射进分束器；以及第四棱镜构件，其被构造用于将第四和第六细光束反射进分束器。第一、第二、第三和第四棱镜被布置用于实现在第三、第四、第五和第六细光束之间预定的光程差。在又一个实施例中，本专利技术涉及一种用于将入射光束分离为多个细光束的光学装置。该光学装置包括第一立方体分束器、第二立方体分束器以及第三立方体分束器，其中第一立方体分束器包括第一分光器部分，第二立方体分束器包括第二分光器部分，第三立方体分束器包括第三分光器部分。第一、第二和第三分光器部分基本上首尾对齐以形成基本上直的线条。该光学装置还包括设置在第一和第二立方体分束器之间的第一五棱镜、设置在第一和第二分束器之间并且与第一五棱镜相对的第二五棱镜、设置在第二和第三分束器之间的第三五棱镜，以及设置在第二和第三分束器之间并且与第三五棱镜相对的第四五棱镜。在又一个实施例中，本专利技术涉及一种系统，所述系统包括用于提供入射光束的光源、以及用于将入射光束分离为彼此间距为P的多个细光束的分束器装置。该分束器装置包括分束器、第一组和第二组棱镜，其中分束器将入射光束分离s次。第一组棱镜沿第一轴线设置，其中第一组棱镜的每个棱镜沿维度Lz接触分束器，并且第一组棱镜的第n个棱镜与第一基准点的距离为Zn，其中Z。根据第一公式计算<formula>formula see original document page 10</formula>第二组棱镜沿垂直于第一轴线的第二轴线设置，其中第二组棱镜的每个棱镜沿维度L,接触分束器，并且第二组棱镜的第n个棱镜与第二基准点的距离为X。，其中Xn根据第二公式计算<formula>formula see original document page 11</formula>在附图和下文的说明中示出了本专利技术的一个或多个实施例的细节。本专利技术的其他特征、目的和优点从说明书、附图及权利要求书中将显而易见。附图说明图1A为采用了根据本专利技术的分束器装置的一个光学系统的框图。图1B为一个光学系统的示意图，该光学系统是图1A所示光学系统的一个实施例。图2为一个微透镜阵列的示意性剖视图，该阵列可以结合到图1B的光学系统中。图3A示出图1B中光学系统的聚焦透镜的视场的示意图，其中该视场位于基本平行于图像平面的x-y平面的x-y平面上。图3B示出图3A中视场的示意图，其中视场和子域被移置。图3C示出聚焦透镜的视场的另一个实施例。图3D为曲线图，示出了多个细光束在树脂层内焦点的强度与对应细光束形成的体素尺寸之间的关系。图3E为示出聚焦到树脂层的多个细光束的示意性剖视图。图4为根据本专利技术的分束器装置的一个实施例的透视图。图5A为分束器系统的一个实施例的示意图，该系统包括图4中的分束器装置。图5B为图4和图5A中分束器装置的示意性剖视图，其中入射光束穿过该分束器装置传播。图6为根据本专利技术的分束器装置的另一个实施例的透视图。图7A为分束器系统的一个实施例的示意图，该系统包括图6中的分束器装置。图7B为图6和图7A中分束器装置的示意性剖视图，其中入射光束穿过分束器装置传播。具体实施例方式根据本专利技术的分束器装置将激光束分离为具有基本相等能量和基本相等波长的多个细光束。细光束通常是指通过分离另一个激光束所形成的激光束。在一个实施例中，分束器装置包括分束器和围绕该分束器设置的多个棱镜，使得一组细光束中的细光束在给定的棱镜通道中以基本相等的路径长度传播。棱镜通道是指一种往复过程，其中一组细光束从分束器基本上同时穿过至少一个棱镜，然后再次穿过分束器(或另一个分束器)。在一个实施例中，该组细光束中的每个细光束在给定的棱镜通道中穿过分束器的相同区域。在另一个实施例中， 一组细光束在每个棱镜通道之后穿过不同的分束器。由于分束器装置的棱镜的构造彼此相关，因此从入射激光束形成的每个细光束以相同的次数穿过分束器，并且穿过相同数量的棱镜。在一个实施例中，一组细光束中的细光束的数量在穿过分束器之后增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：　光源，用于提供入射光束；以及　分束器装置，用于将所述入射光束分离为至少（２↑［ｎ］－１）个细光束，其中所述分束器装置包括：　分束器；以及　与所述分束器光学接触的（２↓［ｎ］－２）个棱镜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-9-14 11/531,8701.一种系统，包括光源，用于提供入射光束；以及分束器装置，用于将所述入射光束分离为至少(2n-1)个细光束，其中所述分束器装置包括分束器；以及与所述分束器光学接触的(2n-2)个棱镜。2. 根据权利要求l所述的系统，其中所述细光束具有基本相等的 能量和光学路径长度。3. 根据权利要求1所述的系统，其中每个棱镜选自由立方体棱镜、 五棱镜和波罗棱镜组成的组。4. 根据权利要求1所述的系统，其中所述分束器为立方体分束器。5. 根据权利要求1所述的系统，其中n等于至少3，并且所述分 束器为立方体分束器，并包括第一侧面；垂直于所述第一侧面的第二侧面；垂直于所述第二侧面的第三侧面；以及垂直于所述第一侧面的第四侧面，并且其中所述(2n-2)个棱镜包括第一棱镜构件，沿所述立方体分束器的第一侧面设置； 第二棱镜构件，沿所述立方体分束器的第二侧面设置； 第三棱镜构件，沿所述立方体分束器的第三侧面设置； 第四棱镜构件，沿所述立方体分束器的第四侧面设置。6. 根据权利要求5所述的系统，还包括第五棱镜构件，与所述第一棱镜构件相邻沿所述立方体分束器的 第一侧面设置；以及第六棱镜构件，与所述第二棱镜构件相邻沿所述立方体分束器的 第二侧面设置。7. 根据权利要求l所述的系统，还包括折射率匹配的流体层，其 设置在所述棱镜和所述分束器之间。8. 根据权利要求l所述的系统，其中所述光束为激光束。9. 根据权利要求l所述的系统，还包括聚焦部分，其被构造用于将所述细光束布置成细光束阵列。10. 根据权利要求1所述的系统，还包括 多光子可固化光反应性组合物层；聚焦透镜，其限定所述层内的视场，所述视场包括多个子域，其 中至少一个所述细光束固化所述层的位于至少一个所述子域内的区域。11. 一种装置，包括分束器，被构造用于将入射光束分离为第一细光束和第二细光束；第一棱镜构件，被构造用于将所述第一细光束反射进所述分束 器，其中所述第一细光束穿过所述分束器并分离为第三细光束和第四细光束；第二棱镜构件，被构造用于将所述第二细光束反射进所述分束 器，其中所述第二细光束穿过所述分束器并分离为第五和第六细光束；第三棱镜构件，被构造用于将所述第三和第五细光束反射进所述 分束器；以及第四棱镜构件，被构造用于将所述第四和第六细光束反射进所述分束器，其中所述第一、第二、第三和第四棱镜被布置用于实现所述 第三、第四、第五和第六细光束之间预定的光程差。12. 根据权利要求ll所述的装置，其中所述预定的光程差为零。13. 根据权利要求ll所述的装置，其中所述第一和第二细光束以 基本相等的路径长度分别穿过所述第一和第二棱镜构件，所述第三和 第五细光束各自以相等的路径长度穿过所述第四棱镜构件，所述第四 和第六细光束各自以相等的路径长度穿过所述第四棱镜构件。14. 根据权利要求11所述的装置，其中所述分束器为立方体分束器。15. 根据权利要求ll所述的装置，其中在所述第三和第五细光束 离开所述第三棱镜构件之后，所述第三和第五细光束穿过所述分束器， 并且所述第三细光束分离为第七和第八细光束，所述第四细光束分离 为第九和第十细光束，并且其中在所述第四和第六细光束离开所述第 三棱镜构件之后，所述第四和第六细光束穿过所述分束器，并且所述 第五细光束分离为第十一和第十二细光束，所述第六细光束分离为第 十三和第十四细光束。16. 根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁J默南，迪安法克里斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]