本申请涉及一种基于转镜的并行三维灰度激光直写光刻方法，其中，该方法包括：通过刻写激光器，生成刻写激光；根据光学衍射器件和刻写激光，生成多路刻写光束；根据待刻写结构的二维灰度图产生三维灰度刻写数据；基于转镜并行刻写算法和多路刻写光束的光束数，将三维灰度刻写数据拆分并写入到波形发生器的不同输出通道；在位移台移动到目标位置时，利用波形发生器的不同输出通道的三维灰度刻写数据，控制多通道声光调制器各个对应的通道的开关或振幅调制，完成对待刻写结构进行并行刻写。通过本申请，解决了相关技术中存在三维激光刻写时容易出现明显的台阶现象问题，提高了三维激光刻写速度，消除了三维激光刻写时明显的台阶现象。现象。现象。
【技术实现步骤摘要】
一种基于转镜的并行三维灰度激光直写方法和装置
[0001]本申请涉及三维激光直写光刻领域，特别是涉及一种基于转镜的并行三维灰度激光直写方法和装置。
技术介绍
[0002]三维激光直写，如基于双光子聚合，双吸收效应以及边缘光抑制效应的激光直写可以在保持nm
‑
um级高精度的同时，实现mm
‑
cm级三维结构物体的加工。这一能力允许人们在介观尺寸物体上实现微米级甚至纳米级的功能特征，这在高精度新型复杂器件与结构研究领域显得尤其重要，例如片上集成系统，微纳光学，超材料等。现阶段相关技术中，三维激光直写光刻技术依然存在不少问题，例如刻写速度慢，目前常用的振镜扫描，其扫描频率在100～200Hz左右，刻写速度在0.01～0.1mm2/min，这种速度难以满足工业环境下对于大尺寸结构快速制备的需求。另一方面，三维激光直写采用逐层叠加刻写的策略。这一策略对于某些特殊结构，如微透镜顶部，由于层与层之间结构变化过快，很容易出现明显的台阶现象。
[0003]针对相关技术中存在三维激光刻写时容易出现明显的台阶现象问题，目前还没有提出有效的解决方案。
技术实现思路
[0004]在本实施例中提供了一种基于转镜的并行三维灰度激光直写方法和装置，以解决相关技术中存在三维激光刻写时容易出现明显台阶现象的问题。
[0005]第一个方面，在本实施例中提供了一种基于转镜的并行三维灰度激光直写光刻方法，包括：
[0006]通过刻写激光器，生成刻写激光；根据光学衍射器件和所述刻写激光，生成多路刻写光束；
[0007]根据待刻写结构的二维灰度图产生三维灰度刻写数据；
[0008]基于转镜并行刻写算法和所述多路刻写光束的光束数，将所述三维灰度刻写数据拆分并写入到波形发生器的不同输出通道；
[0009]在位移台移动到目标位置时，利用所述波形发生器的不同所述输出通道的所述三维灰度刻写数据，控制多通道声光调制器各个对应的通道的开关或振幅调制，完成对所述待刻写结构进行并行刻写。
[0010]在其中的一些实施例中，所述根据待刻写结构的二维灰度图产生三维灰度刻写数据，包括：
[0011]将所述待刻写结构的所述二维灰度图进行图像切分，将所述待刻写结构的所述二维灰度图切分成由nx列，nz层二维灰度图构成的目标灰度图，其中，nx、nz为正整数；
[0012]遍历所述目标灰度图，根据所述目标灰度图，获取三维灰度刻写数据。
[0013]在其中的一些时候实施例中，所述遍历所述目标灰度图，根据所述目标灰度图，获
取三维灰度刻写数据之后，还包括：
[0014]在所述三维灰度刻写数据为四维数组时，基于所述目标灰度图已被切分为nx列，nz层，将所述四维数组转化为三维数组。
[0015]在其中的一些实施例中，所述基于转镜并行刻写算法和所述多路刻写光束的光束数，将所述三维灰度刻写数据拆分并写入到波形发生器的不同输出通道，包括：
[0016]基于所述三维灰度刻写数据，分别依次获取第xi列所述三维灰度刻写数据，得到三维灰度刻写子数据；
[0017]根据所述多路刻写光束的光束数，对所述三维灰度刻写子数据进行数据抽样分组，分组后的所述三维灰度刻写子数据，分别对应所述波形发生器的所述不同输出通道；
[0018]根据穿插次数，对所述不同输出通道的所述目标三维灰度刻写数据进行延时补零操作，得到目标三维灰度刻写数据；
[0019]将所述目标三维灰度刻写数据分别对应写入到所述波形发生器的所述不同输出通道。
[0020]在其中的一些实施例中，所述穿插次数，满足：
[0021](ncross
×
nbeams+1)
×
pixelsize＝dbeams；
[0022]其中，正整数nbeams为所述多路刻写光束的光束数，正整数pixelsize为像素大小，正整数dbeams为所述多路刻写光束所使用两束相邻光在物镜焦平面处的间距。
[0023]在其中的一些实施例中，所述在位移台移动到目标位置时，利用所述波形发生器的不同所述输出通道的所述三维灰度刻写数据，控制多通道声光调制器各个对应的通道的开关或振幅调制，包括：
[0024]将所述位移台移动到启动位置；
[0025]将所述位移台通过加速匀速过渡区进入到匀速运动状态；
[0026]在所述位移台经过指定位置时，即所述目标灰度图的每一列开始刻写位置时产生波形发生器触发信号；
[0027]根据所述波形发生器触发信号和所述波形发生器的不同所述输出通道的所述三维灰度刻写数据，控制多通道声光调制器各个对应的通道的开关或振幅调制。
[0028]第二个方面，在本实施例中提供了一种基于转镜的并行三维灰度激光直写光刻装置，包括：
[0029]刻写激光生成模块，用于通过刻写激光器，生成刻写激光；根据光学衍射器件和所述刻写激光，生成多路刻写光束；
[0030]图像处理模块，用于根据待刻写结构的二维灰度图产生三维灰度刻写数据；
[0031]转镜算法模块，用于根据转镜并行刻写算法和所述多路刻写光束的光束数，将所述三维灰度刻写数据拆分并写入到波形发生器的不同输出通道；
[0032]并行刻写模块，用于在位移台移动到目标位置时，利用所述波形发生器的不同所述输出通道的所述三维灰度刻写数据，控制多通道声光调制器各个对应的通道的开关或振幅调制，完成对所述待刻写结构进行并行刻写。
[0033]第三个方面，在本实施例中提供了一种基于转镜的并行三维灰度激光直写光刻系统，包括：刻写激光设备、光学衍射设备、多通道高速光调制设备、样品平移运动设备、波形发生器以及计算机设备；
[0034]所述刻写激光设备，用于生成所述刻写激光；
[0035]所述光学衍射设备，用于生成高通量的所述多路刻写光束；
[0036]所述多通道高速光调制设备，用于独立控制高通量的所述多路刻写光束中各子光束的光强；
[0037]所述样品平移运动设备，用于所述待刻写结构的大范围三维移动；
[0038]所述波形发生器，用于控制所述多通道声光调制器各个对应的通道的开关或振幅调制；
[0039]所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器用于执行第一个方面所述的一种基于转镜的并行三维灰度激光直写光刻方法。
[0040]在其中的一些实施例中，所述基于转镜的并行三维灰度激光直写光刻系统，还包括：
[0041]高速转镜设备，用于实现高通量的所述多路刻写光束的水平并行扫描。
[0042]第四个方面，在本实施例中提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一个方面所述的一种基于转镜的并行三维灰度激光直写光刻方法。
[0043]与相关技术相比，在本实施例中提供的一种基于转镜的并行三维灰度激光直写方法和装置，通过刻写激光器，生成刻写激光；根据光学衍射器本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于转镜的并行三维灰度激光直写光刻方法，其特征在于，包括：通过刻写激光器，生成刻写激光；根据光学衍射器件和所述刻写激光，生成多路刻写光束；根据待刻写结构的二维灰度图产生三维灰度刻写数据；基于转镜并行刻写算法和所述多路刻写光束的光束数，将所述三维灰度刻写数据拆分并写入到波形发生器的不同输出通道；在位移台移动到目标位置时，利用所述波形发生器的不同所述输出通道的所述三维灰度刻写数据，控制多通道声光调制器各个对应的通道的开关或振幅调制，完成对所述待刻写结构进行并行刻写。2.根据权利要求1所述的并行三维灰度激光直写光刻方法，其特征在于，所述根据待刻写结构的二维灰度图产生三维灰度刻写数据，包括：将所述待刻写结构的所述二维灰度图进行图像切分，将所述待刻写结构的所述二维灰度图切分成由nx列，nz层二维灰度图构成的目标灰度图，其中，nx、nz为正整数；遍历所述目标灰度图，根据所述目标灰度图，获取三维灰度刻写数据。3.根据权利要求2所述的并行三维灰度激光直写光刻方法，其特征在于，所述遍历所述目标灰度图，根据所述目标灰度图，获取三维灰度刻写数据之后，还包括：在所述三维灰度刻写数据为四维数组时，基于所述目标灰度图已被切分为nx列，nz层，将所述四维数组转化为三维数组。4.根据权利要求1所述的并行三维灰度激光直写光刻方法，其特征在于，所述基于转镜并行刻写算法和所述多路刻写光束的光束数，将所述三维灰度刻写数据拆分并写入到波形发生器的不同输出通道，包括：基于所述三维灰度刻写数据，分别依次获取第xi列所述三维灰度刻写数据，得到三维灰度刻写子数据；根据所述多路刻写光束的光束数，对所述三维灰度刻写子数据进行数据抽样分组，分组后的所述三维灰度刻写子数据，分别对应所述波形发生器的所述不同输出通道；根据穿插次数，对所述不同输出通道的所述目标三维灰度刻写数据进行延时补零操作，得到目标三维灰度刻写数据；将所述目标三维灰度刻写数据分别对应写入到所述波形发生器的所述不同输出通道。5.根据权利要求4所述的并行三维灰度激光直写光刻方法，其特征在于，所述穿插次数，满足：(ncross
×
nbeams+1)
×
pixelsize＝dbeams；其中，正整数nbeams为所述多路刻写光束的光束数，正整数pixelsize为像素大小，正整数dbeams为所述多路刻写光束所使用两束相邻光在物镜焦平面处的间距。6.根据权利要求2所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王洪庆，匡翠方，彭伏平，贾天浩，杨臻垚，刘旭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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