[发明专利]多焦点透镜及其加工设备、加工方法

权利要求书

1.一种多焦点透镜，其特征在于：

包括中心透镜和第一外环透镜；

所述中心透镜的前端面为曲面，其后端面为平面；

所述第一外环透镜的后端面为平面，其前端面包括设置在中心的第一平面以及设置在第一平面外的第一环曲面；所述第一平面与中心透镜的后端面重合；

所述中心透镜前端面的焦距比第一环曲面的焦距短。

2.一种多焦点透镜，其特征在于：

包括中心透镜、第一外环透镜和第二外环透镜；

所述中心透镜的前端面为曲面，其后端面为平面；

所述第一外环透镜的后端面为平面，其前端面包括设置在中心的第一平面以及设置在第一平面外的第一环曲面；所述第一平面与中心透镜的后端面重合；

所述第二外环透镜的后端面为平面，其前端面包括设置在中心的第二平面以及设置在第二平面外的第二环曲面；所述第二平面与第一外环透镜的后端面重合；

所述中心透镜前端面的焦距比第一环曲面的焦距短；所述第一环曲面的焦距比第二环曲面的焦距短。

3.一种多焦点透镜，其特征在于：

包括中心透镜、第一外环透镜、第二外环透镜和第三外环透镜；

所述中心透镜的前端面为曲面，其后端面为平面；

所述第一外环透镜的后端面为平面，其前端面包括设置在中心的第一平面以及设置在第一平面外的第一环曲面；所述第一平面与中心透镜的后端面重合；

所述第二外环透镜的后端面为平面，其前端面包括设置在中心的第二平面以及设置在第二平面外的第二环曲面；所述第二平面与第一外环透镜的后端面重合；

所述第三外环透镜的后端面为平面，其前端面包括设置在中心的第三平面以及设置在第三平面外的第三环曲面；所述第三平面与第二外环透镜的后端面重合；

所述中心透镜前端面的焦距比第一环曲面的焦距短；所述第一环曲面的焦距比第二环曲面的焦距短；所述第二环曲面的焦距比第三环曲面的焦距短。

4.制备权利要求1至3所述多焦点透镜的加工设备，其特征在于：

包括产生飞秒激光脉冲（280）的飞秒激光发生器（210）、参数调制光路（220）、光学CCD（230）、半透半反镜或窄带高反片（240）、光学聚焦镜头（250）、硬质基板（260）以及三维平移台（270）；

所述参数调制光路（220）、半透半反镜或窄带高反片（240）依次位于飞秒激光脉冲（280）的出射光路上；

所述光学CCD（230）位于半透半反镜或窄带高反片（240）的透射光路上；

所述光学聚焦镜头（250）、硬质基板（260）位于半透半反镜或窄带高反片（240）的反射光路上；

所述硬质基板（260）设置于三维平移台（270）上。

5.根据权利要求4所述的多焦点透镜的加工设备，其特征在于：所述的硬质基板（260）的材料是熔融石英或K9玻璃或硅片。

6.根据权利要求4或5所述的多焦点透镜的加工设备，其特征在于：所述光学聚焦镜头（250）为显微镜物镜，放大倍数在10-100之间，数值孔径NA值0.5-0.95之间。

7.权利要求1至3所述多焦点透镜的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）清洗硬质基板材料；

2）飞秒激光改性：

飞秒激光脉冲经过参数调制后，聚焦到硬质基板（260）表面；

飞秒激光脉冲对硬质基板（260）进行不同深度、不同区域分布上的表面改性；

通过光学CCD（230）对飞秒激光改性过程进行观察和检测；

3）氢氟酸溶液腐蚀：

将步骤2）改性后的石英玻璃置于超声波环境的氢氟酸溶液中进行选择性腐蚀，形成硬质基板（260）上的多焦点凹面透镜结构；

4）多焦点透镜复制：

以硬质基板（260）上的多焦点凹面透镜结构为母版，通过热压工艺，翻模复制多焦点凸面透镜。

8.根据权利要求7所述的多焦点透镜的加工方法，其特征在于：

所述步骤2）中的飞秒激光（280）中心脉宽为30-150fs、波长为325-1200nm、单脉冲能量为1-100μJ、重复频率10Hz-100KHz；

所述步骤3）中的氢氟酸溶液为浓度5%-10%的氢氟酸稀溶液，腐蚀温度在20-50℃之间；

所述的硬质基板（260）的材料是熔融石英或K9玻璃或硅片。

9.根据权利要求7或8所述的多焦点透镜的加工方法，其特征在于：

所述步骤2）和步骤3）具体如下：

将硬质基板（260）固定在三维平移台（270）上；

进行第一次飞秒激光定点多脉冲改性或者扫描改性，之后进行步骤3）获得简单曲面的凹透镜结构；

重复进行飞秒激光定点多脉冲改性或者扫描改性和步骤3），在上次获得的凹透镜结构上重复加工复合的凹透镜结构，最终获得多焦点凹透镜结构。