[发明专利]用于球面微结构的全息飞秒激光分层并行加工方法及系统

权利要求书

1.用于球面微结构的全息飞秒分层并行加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据工件表面待加工微结构阵列图案，确定工件表面不同层的微结构所在的位置及深度信息，生成多层微结构对应的坐标文件；

根据坐标文件，使用分数阶傅里叶变换进行工件多层微结构对应的全息图的迭代计算，获得满足设定要求的全息图；

利用得到的多层微结构对应的全息图，对飞秒激光光束进行调制，利用调制后的飞秒激光光束对工件进行加工。

2.用于球面微结构的全息飞秒分层并行加工系统，其特征在于，包括：

飞秒激光系统：能够产生飞秒激光光束；

空间光调制器：与控制系统连接，能够接收飞秒激光系统照射的飞秒激光光束，并加载由控制系统传输的多层加工层的全息图，根据接收的全息图对光束进行调制；

4F光学机构：能够接收空间光调整器传输的调制后的光束，并对光束进行缩束；

聚焦物镜：能够接收4F光学机构透过的光束，并将光束聚焦到工件表面。

3.如权利要求2所述的用于球面微结构的全息飞秒分层并行加工系统，其特征在于，所述飞秒激光系统包括脉冲飞秒激光器及光束调整机构，脉冲飞秒激光器用于产生飞秒激光光束，光束调整机构用于调整飞秒激光光束的能量和直径。

4.如权利要求3所述的用于球面微结构的全息飞秒分层并行加工系统，其特征在于，所述光束调整机构包括依次设置的半波片、偏振立方体及扩束镜，所述半波片及偏振立方体用于对飞秒激光的偏振方向和能量进行调节，所述扩束镜用于调整飞秒激光光束的直径。

5.如权利要求2所述的用于球面微结构的全息飞秒分层并行加工系统，其特征在于，所述4F光学机构包括依次设置的第一透镜及第二傅里叶透镜，空间光调制器传出的飞秒激光光束能够穿过第一透镜并在第一透镜后的设定距离处形成重建的多焦点目标图案，第二透镜用于对穿过第一透镜的飞秒激光光束进行缩束。

6.如权利要求2所述的用于球面微结构的全息飞秒分层并行加工系统，其特征在于，所述4F光学机构与聚焦物镜之间设置有分光镜，能够将4F光学机构传出的飞秒激光光束传输给聚焦物镜。

7.如权利要求2所述的用于球面微结构的全息飞秒分层并行加工系统，其特征在于，还包括用于固定待加工工件的工件夹持机构，所述工件夹持机构包括旋转平台，旋转平台安装有底座，底座顶端安装有漏斗状的真空吸盘，底座内具有真空腔，真空吸盘设置有与真空腔连通的吸气口，底座与真空泵连接，真空泵能够对真空腔抽真空，使得真空吸盘吸附固定工件。

8.如权利要求2所述的用于球面微结构的全息飞秒分层并行加工系统，其特征在于，所述底座安装在竖向升降机构上，所述竖向升降机构安装在水平二轴联动结构上。

9.如权利要求2所述的用于球面微结构的全息飞秒分层并行加工系统，其特征在于，还包括实时监控机构，所述实时监控机构包括能够在待加工工件一侧依次设置的等比分光镜、红外滤光片、成像透镜及CCD相机，所述等比分光镜一侧设置有白光LED光源。

10.一种权利要求2-9任一项所述的用于球面微结构的全息飞秒分层并行加工系统的方法，其特征在于，飞秒激光系统产生飞秒激光光束并照射在空间光调制器，空间光调制器加载由控制系统传输的多层微结构对应的全息图，全息图的计算方法为：控制系统根据预先建立的加工坐标系确定多层微结构的位置及深度信息，并生成坐标文件，根据坐标文件使用分解型计算方法计算的分数阶傅里叶变换进行全息图的迭代计算，获得不同层微结构对应的全息图；

空间光调制器利用加载的全息图对照射的飞秒激光光束进行调制，调制后的飞秒激光光束经过4F光学系统后照射入聚焦物镜，聚焦物镜将飞秒激光光束聚焦到工件表面，对工件表面进行聚焦加工。