Part.1

摘要

  超快激光具有能量密度高,方向性强,相关性初等特点,飞秒激光微纳加工在复杂的三维微纳功用器件的加工范畴具有共同的优势。目前传统的激光微纳加工技术均为逐点扫描的加工方式,加工效率无法满足实践消费的高效率需求。基于空间光调制器的计算全息技术可以完成灵敏可控的光场散布,飞秒激光可以被准确的调制成预设的多焦点图案阵列,从而完成高效的并行加工,可以大大的进步加工效率。同时应用空间光调制器可以方便的生成贝塞尔光束,可以完成微环形构造的单次曝光式加工。

关键词

  空间光调制器超快激光微纳加工微纳加工激光加工

   引见:

  空间光调制器(SLM)可以将信息加载到二维光学数据场中,是一种对光束停止调整的器件。经过控制加载到SLM上的灰度图,SLM可以调控空间光场的相位、振幅、偏振等,或许完成光的非相关性到相关性的转变。将SLM同超快激光微纳加工技术结合起来,发扬二者的优势,可大大进步激光微纳加工的效率和灵敏性。如:应用SLM消费多焦点的阵列(e.g. 30x30), 从1个点变成900个点,加工效率进步900倍。同时经过控制各个点的地位,可以完成不同线宽不同焦深的控制。SLM还可以经过加载计算全息图,可完成图案构造的一次性曝光加工。


图1 应用SLM生成多焦点阵列及并行加工图案

图2 市面上的空间光调制器(SLM)产品示例

  SLM除了可以调整激光生成二维多焦点配合挪动台或振镜停止逐层扫描来完成三维加工外,SLM还可将飞秒激光调制成空间特定散布的点阵、线型光场、面型光场、完成以点、线、面为根本加工单元的高效加工。除二维光场散布外,SLM可以停止三维光场调制。

  上海昊量光电设备无限公司的技术工程师运用美国Meadowlark Optics 公司的液晶纯相位型P1920-400-800-HDMI空间光调制器发生了2x2, 2x3, 2x4的空间高斯光斑点阵及空间贝塞尔光斑点阵。

   实验光路如下:

   实验后果如下:

图3  2x2, 2x3, 2x4的空间高斯光斑点阵后果

图4  2x2, 2x3, 2x4的空间贝塞尔光斑点阵后果

Part.2

超快激光微纳加工对空间光调制器的要求

  1.SLM的损伤阈值

  由于SLM将入射照明分为多个焦点。随着焦点数量的添加,每个焦点的功率下降。为了添加焦点的数量,同时坚持每个焦点的功率满足微纳加工的要求,SLM的损伤阈值得至关重要。多个要素影响SLM的损伤阈值。:1、添加SLM的通光尺寸允许照明散布在更大的区域;2、SLM的电极涂层可以优化以限制吸收,进步反射率;3、自动和主动冷却零碎可以用于缓解热效应,保证相位调制量的波动性。

  目前市面上的SLM次要品牌像德国Holoeye,美国Thorlabs,台湾JDC,以及一些国产的SLM,其损伤阈值均为2W/cm2,无水冷降温模块。

  美国Meadowlark Optics公司的1920x1152(P1920)系列空间光调制器的损伤阈值可达200W/cm2,装备水冷模块,保证液晶的温度恒定,相位调制深度恒定。

  2. SLM的呼应工夫(刷新速度)

  液晶呼应工夫取决于多个要素,包括液晶层的厚度,其被优化后在最长任务波优点提供一个相位行程波,驱动器的电压和液晶资料特性。关于光遗传学,大少数研讨人员将SLM与双光子、三光子显微镜结合,并且任务在900 nm至1300 nm的波长范围内。美国Meadowlark Optics公司是独一提供高速SLM的供给商,HSP1920-1064-HSP8型液晶空间光调制器在1064 nm,可以到达300 Hz的液晶呼应速度(从0 - 2pi转换)和845Hz的帧频(灰度图片同电脑传输到SLM速度)。

  在1064 nm处,液晶从10%到90%范围内上升和下降工夫小于3 ms。将焦点经过触发翻开和触发封闭停止检测。(左)由软件定时驱动的液晶开关。焦点被翻开和封闭探测器(显示为黄色)。当SLM上的图像发作变化时,硬件会发生一个输入脉冲(以紫色显示),表示新图像将在1.18 ms内开端在SLM上加载。(右)由内部硬件触发驱动的液晶开关。当内部触发器的下降沿抵达(以蓝色显示)时,硬件将启动SLM上的图像更新。发生输入脉冲以确认接纳到触发(以紫色显示)。在发生输入脉冲后的1.18面试内,图像将在SLM上更新(以黄色显示,焦点移入和移出检测器)。

  目前市面上的SLM次要品牌像德国Holoeye,日本滨松,美国Thorlabs,台湾JDC,以及一些国产的SLM,其液晶呼应工夫在1064nm在80ms(12.5Hz)左右,控制器的帧频均为60Hz。

  3. 相位波动性

  为了确保各焦点在超快激光微纳加工分配时的分歧性,SLM的工夫特性变得重要。Meadowlark Optics公司的SLM运用两种战略来最大化相位波动性。第一种战略是运用直接模仿寻址,而不是模仿运用二进制寻址与时序颤动相结合的模仿调制。第二种战略是运用可以以844Hz的速率刷新的定制背板。高速背板刷新关于加重像素电容的电压损失是必要的。假如背板刷新较慢,则像素处的电压下降使液晶分子松弛,从而改动LC的折射率。假如背板电压的刷新速度分明快于LC弛豫工夫,那么SLM将具有较高的相位波动性。

  经过向SLM写入反复相位斜坡并测量一阶强度来量化相波动性。LC分子松弛的不波动性会招致一阶焦点的强度随工夫而变化。相波动性被定义为峰到一阶焦点强度的峰值与均匀焦点强度的比值。关于需求更高相位波动性和高分辨率的研讨,规范的1920 x 1152像素SLM可提供低至0.20%的相位纹波。

  4. 波前质量(波前畸变)

  单光子激起相比,双光子激起具有更好的限制,由于由两个光子同时激起的能够性与光强度的平方成反比。因而,双光子激起以焦点间隔的四次幂衰减[8]。但是,这种低激起的能够性使得操作形式对改动焦点的PSF的像差敏感。为了确保在大体积上的分歧激起,校正显微镜中SLM和其他光学元件的像差是很重要的。

  许多用于表征和校正像差的算法都基于Zernike多项式。但是,对圆形孔径的依赖不适用于描绘正方形或矩形阵列的像差。曾经开发了基于SLM的干预子孔径的替代战略[9],以确保SLM的无效区域上的像差可以被校正到λ/ 40或更好。如图7所示,由于运用了制造工艺,MLO SLM的自身的波前像差很低。

  (a)原始的1920 x 1152像素SLM波前(λ/ 7 RMS)

  (b)使用了像差校正的波前(λ/ 20 RMS)

  (c)未使用校正的像差曲面图。

  (d)使用校正后的像差曲面图。

  5. 计算全息算法优化

  美国Meadowlark Optics公司与美国霍华德休斯敦学院的研讨人员协作开发了最新的计算全息优化算法,并且嵌入到SLM的控制软件中,客户可以正确、灵敏的更方便的发生想要的光斑形式。同时用户可依据本人的需求控制每个焦点的光强。

关于上海昊量光电设备无限公司进入企业商铺

  上海昊量光电设备无限公司

  Aunion Tech Co., Ltd

  专业源自专注  专注成就将来

  上海昊量光电设备无限公司是目前国际知名光电产品专业代理商,也是近年来开展迅速的光电代理企业。除了拥有一批专业技术销售工程师之外,还有拥有一支弱小技术支持队伍。我们的技术支持团队可以为客户提供完好的设备装置,培训,硬件开发,软件开发,零碎集成等任务。不但为客户提供合适的产品,而且为客户提供完善的效劳是我们一直秉承的理念!

  自2008年成立以来,昊量光电专注于光电范畴的技术效劳与产品经销,努力于引进国外很具先进性与创新性的光电技术与牢靠产品,为国际前沿的科研与工业范畴提供优质的产品与效劳,助力中国智造与中国发明! 目前,昊量光电曾经与来自美国、欧洲、日本的多家知名光电产品制造商树立了严密的协作关系。其代理品牌均处于相关范畴的开展前沿,产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精细光学元件等,所涉足的范畴涵盖了资料加工、光通讯、生物医疗、迷信研讨与国防等。

  昊量光电坚持“专业源自专注,专注成就将来”的运营理念。近年来,我们专注于前沿的细分市场,为量子光学、生物显微、物联传感、精细加工、先进激光制造等范畴的客户提供零碎处理方案。

  秉承诚信、高效、创新、共赢的中心价值观,昊量光电坚持以诚信为基石,凭仗高效的运营机制和勇于创新的探究肉体为我们的客户与与协作同伴不时发明价值,完成各方共赢!

  立足于光电产业,昊量光电一直坚持价值发明与创新,博得客户与协作同伴的认可,不时拓展业务范畴的新内地,立志打造国际一流的代理效劳品牌!

来源:,原载地址:http://www.feijizu.com/news/20190723/125592.html欢迎分享本文!

Copyright © 2014-2023 www.feijizu.com 飞机E族 版权所有 Power by www.feijizu.com