基于微光学阵列的多光斑可控并行激光直接写入技术

研究目的:研究一种多点并行曝光、且曝光面上各曝光点曝光可控及曝光强度宏微双重可调的高效高分辨力的激光直接写入新技术,以解决传统激光直写单点曝光制作效率低的问题,提高微阵列和微结构光学器件的制作效率。
基本原理:多光斑可控并行激光直写的基本思想是以微光学镜阵列作为直写物镜,将写入激光分别聚焦为多个高分辨力写入光斑,以分散直写任务;利用数字微镜DMD控制各子光斑是否曝光,并采用声光调制器进行宏微双重调制写入光强。其原理如图所示。写入激光经过调制稳光、准直扩束后,平行入射到DMD上,被其调制编码、分束成独立的光阵列;再经4ƒ空间滤波系统滤波后,被微光学阵列中相匹配的子镜聚焦到涂有光刻胶的基底平台上,从而实现写入曝光;在写入光被调制的同时,基底平台作光栅或回转扫描,实现微阵列和微结构光学器件的曝光制作。

  

科学意义及应用价值:利用微光学阵列替换传统的直写物镜,实现多光路并行同步写入,有效提高了写入效率;同时由于微光学透镜与传统物镜相比,像差小、制作容易、易获得大数值孔径,可极大地提高写入分辨力。在保证焦斑质量的同时,可获得大的曝光区域;引入光强宏微双重调制装置,提高了曝光光强的调制分辨力,从而解决精确控制轮廓精度的问题;通过空间光调制器依据像素部对写入激光分束,解决了多光路并行同步直写光束的控制问题。该技术特别适用于微阵列和微结构光学器件制作,具有大范围、高精度、高效率激光写入的优点。
    该技术已申请中国发明专利。