[发明专利]一种微纳结构加工方法及系统

说明书

本发明公开了一种微纳结构加工方法及系统。该方法包括：根据微纳结构的形状确定焦平面内的焦斑轨迹；对焦斑轨迹进行离散处理；对每一离散点进行如下处理：确定焦平面坐标系中离散点的方位角以及离散点与焦平面坐标原点的距离；根据离散点的方位角确定输入光场偏振变化的方向矢量与输入光场坐标系x轴的夹角，根据离散点与焦平面坐标原点的距离计算输入光场偏振变化的周期；根据输入光场偏振变化的周期和所述夹角确定相位型全息光栅的透射函数；在空间光调制器上加载遵循透射函数的相位型全息光栅来对离散点进行加工。本发明基于光场波前偏振的动态调控实现焦斑的动态变化，从而实现对特定焦斑轨迹的控制，进而实现了相应微纳结构的加工。

技术领域

本发明涉及微纳结构加工领域，特别是涉及一种微纳结构加工方法及系统。

背景技术

现有技术中对微纳结构的加工一般是，加工工具不动，采用微移动平台移动加工样品，微移动平台根据微纳结构的形状带动加工样品沿相应形状的轨迹运动，实现加工样品上微纳结构的加工。

但由于微纳结构的尺寸很小，需要微移动品台具有很高的移动精度。而且，对于形状复杂的微纳结构，加工过程中微移动平台移动轨迹的控制十分困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于动态光场调控的微纳结构加工方法及系统，通过对光场的动态调控实现对微纳结构形状的加工。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种微纳结构加工方法，包括：

根据微纳结构的形状确定焦平面内的焦斑轨迹；

对所述焦斑轨迹进行离散处理，得到多个离散点；

对每一所述离散点进行如下处理：

确定焦平面坐标系中所述离散点的方位角以及所述离散点与焦平面坐标原点的距离；

根据所述离散点的方位角确定输入光场偏振变化的方向矢量与输入光场坐标系x轴的夹角，并根据所述离散点与焦平面坐标原点的距离计算所述输入光场偏振变化的周期；

根据所述输入光场偏振变化的周期和所述夹角确定相位型全息光栅的透射函数；

在空间光调制器(SLM)上加载遵循所述透射函数的相位型全息光栅来对所述离散点进行加工。

可选的，所述根据所述离散点的方位角确定输入光场偏振变化的方向矢量与输入光场坐标系x轴的夹角，具体包括：

根据公式确定输入光场偏振变化的方向矢量与输入光场坐标系x轴的夹角α；其中，表示焦平面坐标系中所述离散点的方位角。

可选的，所述根据所述离散点与焦平面坐标原点的距离计算所述输入光场偏振变化的周期，具体包括：

根据公式λ/Λ＝r/f确定所述输入光场偏振变化的周期Λ；其中，r表示焦平面坐标系中所述离散点与焦平面坐标原点的距离，λ表示光的波长，f表示物镜的焦距，所述物镜用于对光场进行聚焦。

可选的，所述根据所述光场偏振方向的变化周期和所述夹角确定相位型全息光栅的透射函数，具体包括：

根据公式t＝circ(ρ-ρ_max)[0.5+0.5cos(2πx/Λ₀+2πX/Λ)]确定相位型全息光栅的透射函数t；其中，circ(ρ-ρ_max)表示圆域函数，ρ表示圆域函数半径，ρ_max表示圆域函数的最大半径，Λ表示输入光场偏振变化的周期，Λ₀表示朗奇光栅周期，x表示输入场坐标系中的x坐标，X表示输入光场偏振变化的方向矢量。

一种微纳结构加工系统，包括：处理器、空间光调制器和物镜；

所述处理器包括：