[发明专利]一种基于边缘光抑制点阵产生及独立控制的并行直写装置

权利要求书

1.一种基于边缘光抑制点阵产生及独立控制的并行直写装置，其特征在于，该装置主要包含抑制光和激发光两路光：抑制光路用于产生涡旋光阵列，核心元件有数字微镜阵列(4)、第一空间光调制器(8)和镀涡旋膜的第一微透镜阵列(13)，各涡旋光光斑强度通过数字微镜阵列(4)进行独立控制，第一微透镜阵列(13)用来产生涡旋光阵列，各涡旋光的形貌和位置通过第一空间光调制器(8)进行独立调控及校准；激发光路用于产生激发光点阵，核心元件有第二空间光调制器(18)和第二微透镜阵列(22)，激发光点阵通过第二微透镜阵列(22)产生，同时通过第二空间光调制器(18)对各激发光光斑位置进行微调，使其与涡旋光阵列在物镜(26)焦面精密重合，形成高质量边缘光抑制光斑阵列，可进行高通量超分辨的双光子并行直写加工。

2.如权利要求1所述基于边缘光抑制点阵产生及独立控制的并行直写装置，其特征在于，包括抑制光光源(1)、第一扩束器(2)、第一反射镜(3)、数字微镜阵列(4)、第一凸透镜(5)、第二凸透镜(6)、第二反射镜(7)、第一空间光调制器(8)、第三凸透镜(9)、第四凸透镜(10)、第三反射镜(11)、第一方形可调光阑(12)、第一微透镜阵列(13)、第五凸透镜(14)、激发光光源(15)、第二扩束器(16)、第四反射镜(17)、第二空间光调制器(18)、第六凸透镜(19)、第七凸透镜(20)、第二方形可调光阑(21)、第二微透镜阵列(22)、第八凸透镜(23)、第一二向色镜(24)、第二二向色镜(25)、物镜(26)、精密位移台(27)、第九凸透镜(28)和CCD(29)。

抑制光光源(1)经第一扩束器(2)及第一反射镜(3)后入射到数字微镜阵列(4)上，数字微镜阵列(4)对入射光斑进行振幅调制后，再经由第一凸透镜(5)和第二凸透镜(6)组成的第一4F系统和第二反射镜(7)成像到第一空间光调制器(8)上，通过第一空间光调制器(8)对光斑进行纯相位调制，从第一空间光调制器(8)出射的光斑再依次经过由第三凸透镜(9)和第四凸透镜(10)组成的第二4F系统、第三反射镜(11)和第一方形可调光阑(12)入射到第一微透镜阵列(13)上，第一微透镜阵列(13)每个微镜入射面都镀有涡旋膜，抑制光通过第一微透镜阵列(13)后可在其焦平面上产生涡旋光阵列，该阵列随后经过第五凸透镜(14)入射到第一二向色镜(24)与激发光阵列进行合束。

激发光光源(2)经第二扩束器(16)及第四反射镜(17)后入射到第二空间光调制器(18)上，第二空间光调制器(18)对入射激发光进行相位调制，出射光斑再依次经过由第六凸透镜(19)和第七凸透镜(20)组成的第三4F系统、第二方形可调光阑(21)入射到第二微透镜阵列(22)，并在第二微透镜阵列(22)焦平面产生激发光点阵，该点阵经过第八凸透镜(23)入射到第一二向色镜(24)与涡旋抑制光阵列进行合束。

合束后的激发光和涡旋抑制光先后经过第二二向色镜(25)和物镜(26)，最终在物镜焦平面内精确重合，并形成具有边缘光抑制特征的光斑阵列，可进行高通量超分辨的双光子并行直写加工；刻写过程产生的荧光先后通过物镜(26)、第二二向色镜(25)和第九凸透镜(28)聚焦到CCD(29)上进行成像。

3.根据权利要求1所述基于边缘光抑制点阵产生及独立控制的并行直写装置，其特征在于，所述的数字微镜阵列(4)将有效像素区域等分成N×N个单元，每个单元对应一个抑制光光斑，通过对每个单元所包含的m×m个微镜进行独立开关状态切换，实现各抑制光光斑强度的独立调控，从而控制各聚合区域的大小；数字微镜阵列(4)总像素数为M1×M2，M为M1和M2中的较小值，要求m×NM。

4.根据权利要求4所述基于边缘光抑制点阵产生及独立控制的并行直写装置，其特征在于，所述的第一微透镜阵列(13)具有N×N个微透镜，且每个微透镜入射平面均镀有涡旋膜，N×N个单元光斑与各微透镜一一对应，聚焦后在第一微透镜阵列(13)焦平面产生N×N涡旋光阵列。所述的第二微透镜阵列(22)具有N×N个微透镜，各激发光单元光斑经过第二微透镜阵列(22)后在其焦平面产生N×N点阵，通过控制各入射光斑的波前可对其在第二微透镜阵列(22)焦平面的光斑位置进行微调。