[发明专利]大孔径激光直写物镜

说明书

本发明涉及一种大孔径激光直写物镜。包括沿光线入射方向依次设置的负光焦度的第一群组、负光焦度的第二群组、以及正光焦度的第三群组；其中第一群组为变形双高斯的结构，有利用消除垂轴色差，比如倍率色差、慧差、像差、畸变等；第二群组由双胶合透镜和三胶合透镜组成，有利于消除系统的轴向色差，第三群组中有一枚弯月型单透镜起到齐明透镜的作用，可以大幅提高数值孔径，所述第二群组为内对焦组，并沿光轴方向移动可调。本发明数值孔径NA值在0.6～1.0之间，通过移动第二群组，达到对双光子光刻胶折射率的变动进行适应，同时扩大了像方视场，且倍率色差在衍射极限内。

技术领域

本发明涉及光学镜头领域，尤其为大孔径激光直写物镜。

背景技术

与传统的微纳加工技术相比，激光微纳加工技术具有非接触、结构简单、精度高、绿色环保等优点。随着飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术的快速发展，利用双光子吸收效应这种激光与物质作用的阈值效应，通过激光直写加工即可以实现百纳米尺度的分辨率。

激光直写曝光系统其直写光刻分辨率，与光学系统的聚焦能力直接相关。大数值孔径显微物镜具有聚焦能力、高分辨力，非常适合用于聚焦飞秒激光来进行微纳加工，以获得超高的加工精度。

常规的直写曝光系统所采用的无限远校正显微物镜，不针对双光子光刻胶折射率的变化进行专门的优化，以及像方视场不够大。

发明内容

本发明的目的在于：克服以上缺点提供一种大孔径激光直写物镜，该物镜的数值孔径NA值在0.6～1.0之间，通过移动第二群组，达到对双光子光刻胶折射率的变动进行适应，同时扩大了像方视场，且倍率色差在衍射极限内。

本发明通过如下技术方案实现：一种大孔径激光直写物镜，其特征在于：包括沿光线入射方向依次设置的负光焦度的第一群组、负光焦度的第二群组、以及正光焦度的第三群组；

其中第一群组为变形双高斯的结构，有利用消除垂轴色差，比如倍率色差、慧差、像差、畸变等；第二群组由双胶合透镜和三胶合透镜组成，有利于消除系统的轴向色差，第三群组中有一枚弯月型单透镜起到齐明透镜的作用，可以大幅提高数值孔径，所述第二群组为内对焦组，并沿光轴方向移动可调。

为了更好的实施本方案，还提供如下优化方案：

优选地，其中各群组的焦距满足以下关系：

12.5＜|fA/fS|＜24.5；

1.1＜|fC/fS|＜3.2；

其中：fA为第一群组的焦距，fC为第三群组的焦距；fS为物镜的焦距；

所述第一群组的焦距fA为：-282mm＜fA＜-120mm；

所述第三群组的焦距fC为：16mm＜fC＜25mm。

为了提高分辨率，在第二群组中至少有一枚镜片使用超低色散材料，所述超低色散材料的阿贝数范围为90～100。

为了进一步提高分辨率，在第三群组中至少有两枚镜片使用低色散材料，所述超低色散材料的阿贝数范围为65～100。

较之前技术而言，本发明的有益效果为：

1.本发明所述的一种大孔径激光直写物镜，该物镜的NA值为0.6～1.0之间，并且可对双光子光刻胶折射率的变化进行优化，而且像方视场较大，且倍率色差在衍射极限内。

2.本发明的第一群组为变形双高斯的结构，有利于消除垂轴色差，比如倍率色差、慧差、像差、畸变等，第二群组由双胶合透镜和三胶合透镜组成，有利于消除系统的轴向色差，第三群组中有一枚弯月型单透镜起到齐明透镜的作用，可以大幅提高数值孔径。

3.本发明的第二群组中至少有一枚镜片使用超低色散材料，第三群组中至少有两枚镜片使用低色散材料，可提高系统的分辨率。