飛秒激光雙光子聚合加工技術(shù)具有高精度、真三維、工藝簡單等特色，可以實現(xiàn)分辨率突破光學(xué)衍射極限的微納米三維結(jié)構(gòu)的打印，被廣泛用于聚合物、有機-無機混合材料、生物相容材料的加工。但是該加工技術(shù)基于逐點格柵掃描的加工模式加工效率較低，限制了其進一步應(yīng)用。
 

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)精微納米工程實驗室吳東教授課題組利用空間光調(diào)制技術(shù)將光場調(diào)制為一個圖形化光場，從而進行單次曝光加工，這種加工方式極大提高了二維圖形化結(jié)構(gòu)的加工效率。但是，單純使用空間光調(diào)制器調(diào)制出的圖形化光場會受到斑點噪聲的影響，因此該課題組又提出通過一種時域平均的方法來消除斑點噪聲，得到信噪比較好的圖形化光場（如圖1），再進行曝光加工，從而實現(xiàn)了高質(zhì)量二維結(jié)構(gòu)的圖形化光場投影加工。

圖1 圖(a)(b)(c)為SLM生成圖形化光場，(d)(e)(f)為時域平均后的圖形化光場

圖2 SLM控制單點掃描得到的里約奧運會LOGO
 

圖形化光場投影加工雖然可以快速加工二維微納米結(jié)構(gòu)，但是缺乏加工三維結(jié)構(gòu)的能力，針對這一缺陷，該課題組通過在空間光調(diào)制器上加載驅(qū)動信號，可以控制焦點在三維方向上的移動，同時，通過對閃耀光柵和球面波因子函數(shù)的編碼排序，實現(xiàn)了飛秒激光焦點沿著預(yù)設(shè)的三維路線上的可控掃描加工，并對掃描工藝參數(shù)進行了定量化研究，從而實現(xiàn)了三維結(jié)構(gòu)的單點掃描加工（如圖2）。

該課題組通過提出基于空間光調(diào)制技術(shù)的單點掃描加工和圖形化投影加工雙模態(tài)加工方式，成功在保留三維微納米加工能力的基礎(chǔ)上，提高了實際的加工效率。下一步將進一步深入研究將焦點控制掃描加工與圖形化面型光場曝光加工相結(jié)合的方式，應(yīng)用到快速加工一些包含二維和三維的復(fù)雜的微納結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。

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