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基于空间光调制器的飞秒激光诱导双光子聚合加工系统
来源: | 作者:huaraylaser | 发布时间 :2020-09-01 | 327 次浏览: | 分享到:

系统原理

激光能量由半波片和格兰棱镜控制,通过旋转半波片实现激光能量控制。光束经过由透镜1和透镜2组成的扩束器、反射镜后,入射到SLM的液晶面。SLM通过加载闪耀光栅,改变入射光的相位分布,实现光束反射角的调制。SLM是一个衍射光学元件,被调制的光束会产生多个衍射级次,实验过程中只有+1级调制光通过光阑,其他衍射级次的光被阻挡在光阑之外。调制后的光束经过透镜3和透镜4组成的4f滤波系统,最后入射到物镜进行加工。通过加载全息图,调制出不同图案、不同焦点位置的光束,以实现对目标结构的加工。CCD实时监测加工过程。

研究现状

飞秒激光双光子传统加工方法采用单点扫描方式,效率低下,为了进一步实现高效率、高精度和跨尺度激光加工,可以对飞秒激光进行空域和时域的相干操控。飞秒激光加工的空间分辨率对焦点处光强的空间分布非常敏感,因此对激光-材料相互作用区超快光场的精确操控尤为关键。可以利用空间光调制器调制入射光场,实现无掩模图形化加工,有效解决了双光子加工效率低下的问题,为飞秒激光并行加工提供了新的模式。吴东课题基于液晶空间光调制器动态加载计算全息图同时控制焦点位置和能量,实现各种可控环状结构的加工。李焱课题组通过拉盖尔-高斯模式光束的等权重线性叠加,制备了焦斑形貌为双螺旋的光束。

潜在应用

(1)在新型集成光学、微纳光学、微流控、光子集成、太赫兹光学等方向有巨大前景;

(2)利用飞秒激光双光子聚合加工方法对三维木堆结构进行制备,其结构是实现生物支架、光子晶体、超材料等功能性器件的重要途径之一。在未来将广泛应用于生物医学中的血管支架以及国防工业中的雷达天线、雷达罩、隐身战机等领域;

(3)以双光子聚合为代表的具有纳米精度的激光3D打印技术在光学微器件、微机电系统、生物组织工程等领域将发挥不可替代的作用;

(4)双螺旋光束加工有望用于螺旋超材料的快速制备。