本申请公开了一种高速激光微纳加工装置,主要涉及激光微纳加工技术领域,用以解决现有装置微纳加工效率较低的问题。包括:激光器,激光器与声光调器对接,声光调器与第一分束器相连,第一分束器分别与转镜系统相连,转镜系统与第一聚焦透镜相连,第一聚焦透镜与第二聚焦透镜相连,第二聚焦透镜与振镜相连,振镜与第三聚焦透镜相连,第三聚焦透镜与第四聚焦透镜相连,第二分束器分别与物镜和显微成像模块相连,物镜与三维移动台对接,显微成像模块和三维移动台分别与控制卡相连,控制卡分别与转镜系统、界面探测模块及计算机相连。本申请通过上述装置提高了微纳加工效率。上述装置提高了微纳加工效率。上述装置提高了微纳加工效率。
【技术实现步骤摘要】
一种高速激光微纳加工装置
[0001]本申请涉及激光微纳加工
,尤其涉及一种高速激光微纳加工装置。
技术介绍
[0002]微纳制造技术可以制造尺度为微米和纳米量级的元件,是微传感器、微结构和功能微纳系统制造的基本手段。传统的机械微加工技术,包括微细磨削、微细车削、微细铣削、微细钻削、微冲压、微成形等,可对三维复杂曲面零件的加工,加工材料不受限制,但此种技术加工精度有限,不能满足高精度微纳结构器件和系统的制造。激光直写技术能同时兼顾高精度和复杂三维结构加工能力。通过以三维路径扫描光刻胶可以满足三维设计自由,无需掩模,一步成型。同时基于双光子或多光子聚合原理可以实现100纳米以下的高精度加工。但是,激光直写的加工效率低,是限制其在微纳加工产业领域应用的主要因素。因此,亟须一种高速激光微纳加工装置解决激光加工效率低等问题。
技术实现思路
[0003]针对现有技术的上述不足,本技术提供一种高速激光微纳加工装置,以解决上述技术问题。
[0004]第一方面,本申请提供了一种高速激光微纳加工装置,装置包括:激光器,激光器与声光调器对接,声光调器还与第一分束器相连,第一分束器分别还与转镜系统相连,转镜系统还与第一聚焦透镜相连,第一聚焦透镜还与第二聚焦透镜相连,第二聚焦透镜还与振镜相连,振镜还与第三聚焦透镜相连,第三聚焦透镜还与第四聚焦透镜相连,第四聚焦透镜还与第二分束器相连,第二分束器还分别与物镜和显微成像模块相连,物镜还与三维移动台对接,显微成像模块和三维移动台分别与控制卡相连,控制卡还分别与转镜系统、界面探测模块及计算机相连。
[0005]进一步地,装置还包括支撑振镜纵向运动的纵轴机械臂;转镜系统包括转镜和支撑转镜匀速旋转的横轴机械臂;且界面探测模块与横轴机械臂在同一横轴线上。
[0006]进一步地,第一聚焦透镜和第二聚焦透镜采用焦距f=100mm聚焦透镜;第三聚焦透镜和第四聚焦透镜采用焦距f=200mm聚焦透镜;物镜采用数值孔径NA=1.3,放大倍数为100倍的透镜组。
[0007]进一步地,界面探测模块至少包括:光源探测器、光电探测器件和控制器。
[0008]进一步地,物镜采用油浸物镜,放置于样品池中,且样品池中装有光刻胶。
[0009]进一步地,显微成像模块至少包括:LED照明光源、成像探测器和控制器。
[0010]本领域技术人员能够理解的是,本技术至少具有如下有益效果:
[0011]本申请可以通过声光调制器控制激光功率和开关光;第一分束器将探测光合束到光路中;转镜系统偏转激光;第一聚焦透镜和第二聚焦透镜组成一个4f系统,用于将扫描激光延迟投影到振镜上;第三聚焦透镜和第四聚焦透镜组成另一个4f系统,用于将振镜出射的激光投影到物镜入射光瞳处;第二分束器为显微成像光与加工光的分束;三维移动台可
以实现三维方向上的精密移动;界面探测模块可以在加工过程中的界面定位;显微成像模块能够进行整个装置的信号同步和控制;计算机能够操控整个装置及加工过程的全方位控制。此外,转镜能够单方向匀速旋转,不需要改变方向,因此可以有效避免机械结构的频繁加减速,使转镜可以加速到指定转速之后,以极高的速度匀速旋转,从而大幅度提高加工效率。
附图说明
[0012]下面参照附图来描述本公开的部分实施例,附图中:
[0013]图1是本申请实施例提供的一种高速激光微纳加工装置内部结构示意图。
具体实施方式
[0014]本领域技术人员应当理解的是,下文所描述的实施例仅仅是本公开的优选实施例,并不表示本公开仅能通过该优选实施例实现,该优选实施例仅仅是用于解释本公开的技术原理,并非用于限制本公开的保护范围。基于本公开提供的优选实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例,仍应落入到本公开的保护范围之内。
[0015]还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0016]下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。
[0017]图1为本申请实施例提供的一种高速激光微纳加工装置。如图1所示,本申请实施例提供的装置,主要包括:
[0018]激光器1,为现有的任意可行的能够发射激光的激光设备;与激光器1对接的声光调制器2(例如,GOOCH&HOUSEGO 声光调制器),用于控制激光功率和开关光;与声光调制器2对接的第一分束器3(例如,Thorlabs分束器),用于将探测光合束到光路中;与第一分束器3对接的转镜系统4(转镜)用于偏转激光;与转镜系统4对接的第一聚焦透镜5,与第一聚焦透镜5对接的第二聚焦透镜6(第一聚焦透镜5和第二聚焦透镜6可以采用焦距f=100mm聚焦透镜),两个透镜组成一个4f系统,用于将扫描激光延迟投影到振镜7(例如,光学扫描振镜)上;第三聚焦透镜8还与第四聚焦透镜9相连组成另一个4f系统(第三聚焦透镜8和第四聚焦透镜9可以采用焦距f=200mm聚焦透镜),用于将振镜7出射的激光投影到物镜11入射光瞳处;第二分束器10(可以为一二向色镜),用于显微成像光与加工光的分束;物镜11(例如,Olympus油浸物镜)可以进入到样品池中(物镜11可以采用数值孔径NA=1.3,放大倍数为100倍的透镜组),样品池里装有光刻胶;三维移动台(例如,西格玛光机的三维平移台)可以实现三维方向上的精密移动;界面探测模块14(例如,Thorlabs,20GHz超快光电探测器)包含有光源探测器、光电探测器件、控制器(单片机芯片等),用于加工过程中的界面定位;显微成像模块15包含有LED照明光源、成像探测器(现有的任意可行的成像探测器,例如Edmund USB3.0相机)、控制器(例如,PLC控制器等);控制卡16,用于整个装置的信号同步和控制;计
算机17用于操控整个装置及加工过程的控制。需要说明的是,有光源探测器、光电探测器件、控制器、LED照明光源、成像探测器、控制器,为现有的设备。
[0019]作为示例,从激光器1出射的飞秒激光,经声光调器2制、第一分束器3后,进入转镜系统4,将入射的飞秒激光光束在一维方向上发生偏转扫描;偏转的激光再经过第一聚焦透镜5和第二聚焦透镜6组成的4f系统,将扫描激光延迟投影到振镜7,通过扫描振镜7的控制,激光可以沿另一个方向发生偏转。从振镜7出射的激光,再经过第三聚焦透镜8和第四聚焦透镜9组成的4f系统,准直后的平行光经第二分束器10后再入射到物镜11,经物镜11聚焦后进入样品池中。控制卡16还分别与声光调制器2、转镜系统4、振镜7、界面探测模块14及计算机17相连。通过控制卡16实现了利用界面探测本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高速激光微纳加工装置,其特征在于,装置包括:激光器,激光器与声光调制器对接,声光调制器与第一分束器相连,第一分束器分别与转镜系统相连,转镜系统与第一聚焦透镜相连,第一聚焦透镜与第二聚焦透镜相连,第二聚焦透镜与振镜相连,振镜与第三聚焦透镜相连,第三聚焦透镜与第四聚焦透镜相连,第四聚焦透镜与第二分束器相连,第二分束器分别与物镜和显微成像模块相连,物镜与三维移动台对接,显微成像模块和三维移动台分别与控制卡相连;控制卡分别与声光调制器、转镜系统、振镜、界面探测模块及计算机相连;界面探测模块与第一分束器和转镜系统连接。2.根据权利要求1所述的高速激光微纳加工装置,其特征在于,装置还包括支撑振镜纵向运动的纵轴机械臂;转镜系统包括转镜和支撑转镜匀速...
【专利技术属性】
技术研发人员:史强,周立海,朱林伟,
申请(专利权)人:烟台魔技纳米科技有限公司,
类型:新型
国别省市:
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