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基于无衍射叠加贝塞尔光束的双光子聚合微结构加工

   中国科学技术大学精密机械与精密仪器系吴东教授课题组利用计算全息结合空间光调制器,将+n阶和-n阶的贝塞尔光叠加,实现了2n个焦点个焦点的环形光场。贝塞尔光叠加所形成的光斑图案中,焦点数量由n决定,直径由相位因子r0和n决定,旋转角度由因子φ决定。这种环形光场阵列可用于环形点阵的单次曝光加工,并且通过控制焦点阵列的动态变化,结合光场扫描,可实现微结构快速双光子聚合加工。该研究成果近日以“Two-photon polymerization of microstructures by a non-diffraction multifoci pattern generated from a superposed Bessel beam”为题,在国际著名期刊Optics Letters(SCI 二区, IF=3.179)上在线发表。

   传统的双光子聚合加工技术利用单点进行扫描,加工效率低。通过空间光场调制的方式,可以针对特殊加工应用,将飞秒激光束调制成特定的光场分布,由此可提高激光加工的灵活性和加工效率。贝塞尔光束是一种特殊的无衍射光束,具有传播不变形、自恢复特性等,在微加工、光镊等领域展现重要应用。本研究利用正反级次的贝塞尔光场的叠加,产生了叠加贝塞尔光场。叠加贝塞尔光场呈现无衍射的环形多点的分布,且具有特殊的聚焦特性。利用这种叠加贝塞尔光场,可实现环形点阵的单次曝光加工。同时,通过扫描叠加贝塞尔光场,并且交替变换全息图而不需要调节光路的方式,就可以实现复杂的三维微结构的加工。这种新的基于光场调控的加工技术可大大提高激光微加工技术的效率和灵活性。该项工作由中国科学技术大学微纳米工程实验室博士后杨亮第一作者完成,吴东教授和胡衍雷副教授作为共同通讯作者。研究工作受到中国科学院、国家自然基金委和中国博士后科学基金等的资助。 

   论文链接:https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?URI=ol-42-4-743


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