[发明专利]分束器装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学装置，更具体地讲，本发明涉及用于将光束 分离为多个具有基本相等能量的细光束的装置。

背景技术

在一些多光子固化方法中，例如全文以引用的方式并入本文的美 国专利No.6,855,478中所述的方法，包括多光子可固化光反应性组合 物的材料层被涂敷到基底(如，硅晶片)上，然后使用如激光束之类 的辐射能聚焦源对其选择性地固化。多光子固化技术可以用于制造二 维和/或三维(3D)的微结构和纳米结构。

在一种制造技术中，当近红外光(NIR)辐射脉冲激光束聚焦到工程 光聚树脂上时，会形成体素。树脂内的非线性相互作用过程将部分该 NIR辐射转化为较短的波长，从而使该激光束焦点附近的树脂固化， 其中NIR辐射的两个光子基本上被同时吸收。这种树脂固化可以称为 “光聚合”，并且这种方法可以称为“双光子光聚合”方法。这种树 脂的光聚合不会在那些暴露于强度不足的NIR辐射部分的树脂区域发 生，因为树脂在那些区域不吸收NIR辐射。

可以通过控制激光束焦点在三维(即x轴、y轴和z轴方向)上相 对于树脂的位置，而使用多光子光聚合方法一个体素一个体素地构造 3D结构。

发明内容

一般来讲，本发明涉及一种分束器装置，所述分束器装置用于将 入射光束分离为多个具有基本相同光束特性(例如，能量基本上相同) 的细光束。在一个实施例中，根据本发明的分束器装置包括围绕一个 或多个分束器设置的多个棱镜。也就是说，入射光束分离为多个细光 束，其中细光束之间的光学光程差基本上为零。由于细光束以基本相 似的光学路径长度穿过分束器装置，因此如果有的话，细光束发生基 本上相似的脉冲拉伸。因而，预色散或后色散补偿(如果需要)得以 简化。

在本发明的一个实施例中，一个或多个入射激光束导向到分束器 装置，当光束穿过分束器并传播通过至少一个棱镜通道(即，传播穿 过一个棱镜，然后反射回该分束器或进入另一个分束器)时，光束反 复地分离为多个细光束。每个细光束各自以基本相等的光学路径长度 穿过分束器装置，因此，每个细光束具有基本相等的脉冲宽度。

所得的细光束可以布置为细光束线性阵列或二维(2D)阵列，这可 用于结合在多光子光聚合方法中。细光束阵列可以通过正聚焦透镜聚 焦到像平面上，该透镜限定了像平面的视场。视场内有子域，每个子 域限定了一个像平面区域，在该区域内一个或多个细光束在x轴和y 轴方向被扫描。具有基本相同特性的细光束的阵列可结合在多光子光 聚合制造方法中，以在树脂的多个区域内基本上同时制造尺寸基本相 同的体素，这将使得该制造方法能够并行制造多个二维(2D)和/或三维 (3D)结构。

在一个实施例中，本发明涉及一种系统，所述系统包括：用于提 供入射光束的光源、用于将入射光束分离为至少(2ⁿ-1)个细光束的分束 器装置。该分束器装置包括分束器；以及与该分束器光学接触的(2n-2) 个棱镜。

在另一个实施例中，本发明涉及一种装置，所述装置包括：分束 器，其被构造用于将入射光束分离为第一细光束和第二细光束；第一 棱镜构件，其被构造用于将第一细光束反射进分束器；第二棱镜构件， 其被构造用于将第二细光束反射进分束器，其中第一细光束穿过分束 器并分离为第三细光束和第四细光束，第二细光束穿过分束器并分离 为第五和第六细光束。该装置还包括：第三棱镜构件，其被构造用于 将第三和第五细光束反射进分束器；以及第四棱镜构件，其被构造用 于将第四和第六细光束反射进分束器。第一、第二、第三和第四棱镜 被布置用于实现在第三、第四、第五和第六细光束之间预定的光程差。

在又一个实施例中，本发明涉及一种用于将入射光束分离为多个 细光束的光学装置。该光学装置包括：第一立方体分束器、第二立方 体分束器以及第三立方体分束器，其中第一立方体分束器包括第一分 光器部分，第二立方体分束器包括第二分光器部分，第三立方体分束 器包括第三分光器部分。第一、第二和第三分光器部分基本上首尾对 齐以形成基本上直的线条。该光学装置还包括：设置在第一和第二立 方体分束器之间的第一五棱镜、设置在第一和第二分束器之间并且与 第一五棱镜相对的第二五棱镜、设置在第二和第三分束器之间的第三 五棱镜，以及设置在第二和第三分束器之间并且与第三五棱镜相对的 第四五棱镜。