[发明专利]一种大行程柱坐标双光子聚合加工方法及装置

权利要求书

1.一种大行程柱坐标双光子聚合加工方法，其特征在于包括下列步骤： 

(1)将试件以共轴或离轴方式安装在一个高精密转台上，建立试件在柱坐标系中的三维模型，并切片处理； 

(2)所述的高精密转台绕z轴作回转运动，称为C轴，使得飞秒激光束相对于试件作周向运动， 

a.当试件以共轴方式安装时，采用螺旋线扫描方式； 

b.当试件以离轴方式安装时，采用往复扫描方式，此时可以实时改变C轴转台的转速，以使飞秒激光束在每个预期的扫描位置获得大小相同的速度； 

(3)所述的高精密C轴转台安装在一个高精密的x轴进给溜板上，沿x轴作直线进给运动使得飞秒激光束相对于试件作径向运动； 

(4)通过二维振镜绕x和y轴的摆动，以使飞秒激光束沿C轴转台的径向作快速往复运动； 

(5)绕z轴回转、沿x轴进给和二维振镜的摆动的合成运动使飞秒激光束相对于试件获得所在切片上的曲线运动； 

(6)通过z轴溜板沿z向的运动，获得飞秒激光束聚焦中心沿z向的进给运动； 

(7)以上运动的综合使飞秒激光束聚焦中心在试件内部按预先设计的路径进行扫描及曝光，加工出所需的大面积三维微纳结构器件。 

2.一种实现如权利要求1所述大行程柱坐标双光子聚合加工方法的装置，其特征在于： 

(1)在所述的装置中，x轴溜板水平安装在大理石床身上，C轴转台安装在x轴溜板上，z轴溜板垂直安装在大理石床身立柱上； 

(2)通过两个高精度的直线光栅一、直线光栅二分别测量x轴溜板和z轴溜板的直线位移，通过一个高精度的回转光栅测量C轴转台的角位移，C轴转台的角位移是x轴溜板和z轴溜板直线位移同步控制的基准； 

(3)所述的C轴转台，采用气浮回转轴承作支撑，通过伺服电机驱动； 

(4)所述的x轴溜板和z轴溜板，皆采用气浮直线导轨作支撑，通过直线电机进行驱动； 

(5)在所述的z轴溜板上，安装有显微物镜和二维振镜系统，通过二维振镜可以调整飞秒激光束绕x和y轴摆动。 

3.根据权利要求2所述的大行程柱坐标双光子聚合加工装置，其特征在于：支 座通过个内六角圆柱头螺钉连接在大理石床身上，支座上安装有分光镜，反射镜三与振镜箱体固连在一起，x轴溜板与气浮直线导轨一滑动连接，直线电机一与气浮直线导轨一连接、并安装在大理石床身上，C轴转台叠放在x轴溜板上，底座与C轴转台固定连接，z轴溜板与气浮直线导轨二滑动连接，直线电机与气浮直线导轨二连接，气浮直线导轨二连接在底板上，底板通过6个内六角圆柱头螺钉连接在大理石床身上，z轴溜板上通过内六角圆柱头螺钉安装有气缸连接座，气缸的活塞杆通过螺母安装在气缸连接座上，气缸的缸体通过螺纹安装在气缸安装座上，气缸安装座通过2个内六角圆柱头螺钉安装在底板上，振镜箱体通过4个内六角圆柱头螺钉安装在z轴溜板上，二维振镜安装在振镜支座上，该振镜支座通过2个内六角圆柱头螺钉安装在振镜箱体上，显微物镜与振镜箱体螺纹连接，反射镜一、反射镜二安装在大理石床身上。 

4.根据权利要求3所述的大行程柱坐标双光子聚合加工装置，其特征在于：直线电机一由动子一、定子一组成，定子通过内六角圆柱头螺钉安装在溜板上，定子一通过内六角圆柱头螺钉安装在溜板上。 

5.根据权利要求3所述的大行程柱坐标双光子聚合加工方法的装置，其特征在于：C轴转台安装有回转光栅、读数头三，读数头三与固定座固定连接，以气浮轴作支撑，气浮轴装在气浮轴承上，伺服电机由伺服电机定子、伺服电机转子构成，气浮轴承通过内六角圆柱头螺钉安装在支撑架上，支撑架通过内六角圆柱头螺钉安装在底座上，进气阀与底座外部固定连接。

6.根据权利要求3所述的大行程柱坐标双光子聚合加工装置，其特征在于：直线电机二的动子二通过内六角圆柱头螺钉安装在溜板上，定子二通过内六角圆柱头螺钉安装在气浮直线导轨二上。