[发明专利]减少焦平面变形的光束聚焦装置和方法

权利要求书

1.一种多光子立体光刻成型系统，包括：

光源，用于产生具有可诱发目标材料发生多光子吸收的波长的光束；

光束扩展器，包括一个散光透镜和一个聚光透镜，位于所述光束的路径上，用于通过所述透镜扩展所述光束，以产生一束准直光束，所述准直光束的散度取决于所述散光透镜与所述聚光透镜之间的距离；

聚焦装置，包括一个干燥的物镜，位于所述准直光束的路径上，用于将所述准直光束聚焦在目标材料上，以诱发所述目标材料在聚焦光束的束腰处发生多光子吸收；

扫描器，设置在所述准直光束的路径上，位于所述光束扩展器与所述聚焦装置之间，用于将所述准直光束转向所述聚焦装置，以将所述束腰在连续扫描位点上扫描穿过所述目标材料；以及

控制器，基于当前的扫描位点，对所述散光透镜与所述聚光透镜之间的距离调节进行控制，由此所述束腰充分扫描在所有连续扫描位点所在的平面上。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：每个连续扫描位点都与一个单独的预设长度相关联，所述控制器将所述散光透镜与所述聚光透镜之间的距离调节为与当前扫描位点相关联的预设长度。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述控制器与所述光束扩展器和所述扫描器进行通信，从而使所述距离的调节与所述准直光束的扫描同步进行。

4.根据权利要求1至3的其中之一所述的系统，其特征在于：所述的多光子吸收为双光子吸收。

5.根据权利要求1至4的其中之一所述的系统，其特征在于：所述光源发射一束脉冲光束，其峰值功率大于310kW，平均功率在50mW至4W之间。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述平均功率大于2.5W。

7.根据权利要求1至6的其中之一所述的系统，还包括用于支承所述目标材料的支架，所述支架是可调节的，用于将所述目标材料运送向所述物镜并将所述目标材料安置在邻近该物镜的位置上，由此，所述目标材料与所述的平面相交。

8.根据权利要求1至7的其中之一所述的系统，还包括隔离器，位于邻近所述光源的位置上，用于将所述光源与反射光隔离开来。

9.根据权利要求8所述的系统，还包括遮光器，位于所述隔离器的下游，用于选择性地透射所述光束。

10.根据权利要求1至9的其中之一所述的系统，其特征在于：所述光源是一个激光光源，其波长范围在700m至1020nm之间。

11.根据权利要求1至10的其中之一所述的系统，其特征在于：所述干燥物镜的数值孔径约为0.4至0.9。

12.根据权利要求1至11的其中之一所述的系统，其特征在于：所述聚焦装置为显微镜。

13.根据权利要求1至12的其中之一所述的系统，其特征在于：所述扫描器为检流计扫描器。

14.根据权利要求1至13的其中之一所述的系统，其特征在于：所述控制器包括一个控制电路。

15.根据权利要求1至14的其中之一所述的系统，其特征在于：所述的平面垂直于所述干燥物镜的光轴。

16.一种多光子立体光刻成型方法，包括：

产生一束具有可诱发目标材料发生多光子吸收的波长的光束；

通过一个由散光透镜和聚光透镜组成的光束扩展器扩展所述光束，以产生一束准直光束，所述准直光束的散度取决于所述散光透镜与所述聚光透镜之间的距离；

通过一个包含干燥物镜的聚焦装置将所述准直光束聚焦在所述目标材料上，以诱发所述的目标材料在聚焦光束的束腰处发生多光子吸收；

将所述准直光束转向所述聚焦装置，从而将所述聚焦光束在连续扫描位点上扫描穿过所述目标材料；以及

基于当前的扫描位点对所述散光透镜与所述聚光透镜之间的距离进行调节，由此所述束腰充分扫描在所有连续扫描位点所在的平面上。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：每一个连续扫描位点都与一个单独的预设长度相关联，所述的距离调节包括将所述距离调节至与当前扫描位点相关联的预设长度。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于：所述转向和所述调节同步进行。