光学装置及飞秒激光直写系统的制作方法

本技术涉及光学信息读取领域，特别涉及一种光学装置及飞秒激光直写系统。

背景技术：

1、信息存储是人类发展的重要组成部分。在人类不断走向文明的过程中，信息不断积累、代代传递，组成了人类的历史和文明。特别是进入21世纪后，数字信息技术的突飞猛进，人工智能、大数据、物联网等在促进经济和社会发展进步的同时，也同步产生了爆炸式增长的海量数据。

2、海量的数据需要大量的存储空间，光存储技术是一种重要的存储技术。五维光存储通基于熔融石英材质，熔融石英作为石英样品，利用飞秒激光诱导石英样品内部的纳米光栅的物理结构变化，实现信息存储。

3、目前，利用飞秒激光在写入石英样品时存在写入速率慢的问题，难以满足高速信息存储的需求。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中利用飞秒激光写入样品时速率较慢的上述缺陷，提供一种光学装置及飞秒激光直写系统。

2、本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、一种光学装置，所述光学装置包括：光源部、空间光调制器、相位图及载物台，所述光源部用于发出激光；所述相位图加载至所述空间光调制器，所述空间光调制器及所述相位图作用于入射激光，并将激光调制为多焦点光场；所述载物台用于承载样品，所述多焦点光场写入所述样品。

4、在本方案中，通过采用以上结构，利用光源部发出激光，空间光调制器及相位图将激光调制为多焦点光场，多焦点光场对设于载物台的样品进行加工，实现信息的写入。光学装置通过将单束的激光调制为大规模多焦点光场，可以同步实现多个点位信息的写入，能够极大的提高样品的写入效率，能够提高光学装置的实用性。

5、作为一种实施方案，基于所述空间光调制器将所述相位图转换为计算机生成的全息图，所述全息图包括激光的强度和相位信息，相位分布范围为0-2π。

6、在本方案中，通过采用以上结构，利用空间光调制器将相位图转换为计算机生成的全息图，相位图中包含了大规模多焦点调制相位信息和干涉串扰抑制滤波器的相位信息，可以降低多焦点光场的干涉串扰，提高大规模多焦点光场的分辨率，并保证大规模焦点阵列有高的强度均匀性。

7、作为一种实施方案，所述光学装置还包括一级偏振转换镜组，所述一级偏振转换镜组设于所述光源部的下游，激光射入所述一级偏振转换镜组，所述一级偏振转换镜组用于将激光的偏振态归一化；

8、和/或，所述光学装置还包括扩束镜组，所述扩束镜组设于所述光源部的下游，激光射入所述扩束镜组，所述扩束镜组用于将所述激光的光斑直径扩展至原光斑直径的3-8倍。

9、在本方案中，通过采用以上结构，利用一级偏振转换镜组将激光的偏振态归一化，可以提高激光的均匀性。

10、利用扩束镜组提高激光光斑的直径，直径更大的激光射入空间光调制器，便于降低多焦点光场的干涉串扰，还可以提高多焦点光场的分辨率。

11、作为一种实施方案，所述光学装置还包括第一反射镜，所述第一反射镜设于所述一级偏振转换镜组与所述扩束镜组之间的激光路径上，所述第一反射镜用于接收自所述一级偏振转换镜组射出的激光，所述第一反射镜还用于将所述激光反射至所述扩束镜组。

12、在本方案中，通过采用以上结构，利用第一反射镜调整激光的路径，使得一级偏振转换镜组与扩束镜组可以设置在不同的方向，便于更加紧凑的布置各组件，可以避免光学装置在某一方向上尺寸过大。

13、作为一种实施方案，所述光学装置还包括二级偏振转换镜组，所述多焦点光场射入所述二级偏振转换镜组，所述二级偏振转换镜组用于将所述多焦点光场调制为矢量偏振光场；

14、和/或，所述光学装置还包括高频滤波镜组，所述多焦点光场射入所述高频滤波镜组，所述高频滤波镜组用于对所述多焦点光场缩束和/或滤波。

15、在本方案中，通过采用以上结构，利用二级偏振转换镜组将多焦点光场调制为矢量偏振光场，可以降低多焦点光场的干涉串扰，还可以提高多焦点光场的分辨率。

16、高频滤波镜组可以滤除散射光波，还可以缩小多焦点光场的直径，便于对样品加工。

17、作为一种实施方案，所述光学装置还包括物镜，所述物镜设于所述载物台的上方，所述多焦点光场经所述物镜射至所述样品。

18、在本方案中，通过采用以上结构，利用物镜对多焦点光场聚焦，便于多焦点光场写入样品，可以提高信息密度。

19、作为一种实施方案，所述光学装置还包括监测组件，所述监测组件用于观察写入所述样品的过程。

20、在本方案中，通过采用以上结构，利用监测组件观察写入所述样品的过程，可以实时获知写入状态。

21、作为一种实施方案，所述监测组件包括感应器，所述感应器用于探测自所述样品反射的光线，并将所述光线转换为电信号；

22、和/或，所述监测组件还包括变焦成像透镜组件，所述变焦成像透镜组件用于接收自所述样品反射的光线，并将光线聚焦；

23、和/或，所述监测组件还包括二向色镜，所述二向色镜用于接收所述多焦点光场，并将所述多焦点光场反射至所述样品；所述二向色镜还用于透射自所述样品反射的光线。

24、在本方案中，通过采用以上结构，利用感应器将光线转换为电信号，便于利用计算机显示加工过程。

25、变焦成像透镜组件便于聚焦，可以及时调整监测区域。

26、二向色镜同时实现多焦点光场的反射和样品反射光线的透射，便于更加紧凑的布置各组件，可以避免光学装置在某一方向上尺寸过大。

27、作为一种实施方案，所述光学装置还包括补光光源及第二反射镜，所述第二反射镜用于将所述补光光源发出的光线反射至样品。

28、在本方案中，通过采用以上结构，利用补光光源可以提高样品亮度。第二反射镜使得补光光源与样品可以设置在不同的方向，便于更加紧凑的布置各组件，可以避免光学装置在某一方向上尺寸过大。

29、一种飞秒激光直写系统，所述飞秒激光直写系统包括如上任意一项所述光学装置。

30、在本方案中，通过采用以上结构，飞秒激光直写系统包括如上的光学装置，可以同步实现大规模点位信息的写入，能够极大的提高样品的写入效率，能够提高飞秒激光直写系统的快速写入能力。

31、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

32、本实用新型的积极进步效果在于：

33、本实用新型通过利用光源部发出激光，空间光调制器及相位图将激光调制为多焦点光场，多焦点光场对设于载物台的样品进行加工，实现信息的写入。光学装置通过将单束的激光调制为大规模多焦点光场，可以同步实现多个点位信息的写入，能够极大的提高样品的写入效率，能够提高光学装置的实用性。

技术特征：

1.一种光学装置，其特征在于，所述光学装置包括：

2.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述空间光调制器将所述相位图转换为计算机生成的全息图，所述全息图包括激光的强度和相位，相位分布范围为0-2π。

3.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置还包括一级偏振转换镜组，所述一级偏振转换镜组设于所述光源部的下游，激光射入所述一级偏振转换镜组，所述一级偏振转换镜组用于将激光的偏振态归一化；

4.如权利要求3所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置还包括第一反射镜，所述第一反射镜设于所述一级偏振转换镜组与所述扩束镜组之间的激光路径上，所述第一反射镜用于接收自所述一级偏振转换镜组射出的激光，所述第一反射镜还用于将所述激光反射至所述扩束镜组。

5.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置还包括二级偏振转换镜组，所述多焦点光场射入所述二级偏振转换镜组，所述二级偏振转换镜组用于将所述多焦点光场调制为矢量偏振光场；

6.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置还包括物镜，所述物镜设于所述载物台的上方，所述多焦点光场经所述物镜射至所述样品。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置还包括监测组件，所述监测组件用于观察写入所述样品的过程。

8.如权利要求7所述的光学装置，其特征在于，所述监测组件包括感应器，所述感应器用于探测自所述样品反射的光线，并将所述光线转换为电信号；

9.如权利要求7所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置还包括补光光源及第二反射镜，所述第二反射镜用于将所述补光光源发出的光线反射至样品。

10.一种飞秒激光直写系统，其特征在于，所述飞秒激光直写系统包括如权利要求1-9中任意一项所述光学装置。

技术总结本技术公开了一种光学装置及飞秒激光直写系统，所述光学装置包括：光源部、空间光调制器、相位图及载物台，所述光源部用于发出激光；所述相位图加载至所述空间光调制器，所述空间光调制器及所述相位图作用于入射激光，并将激光调制为多焦点光场；载物台，所述载物台用于承载样品，所述多焦点光场写入所述样品。利用光源部发出激光，空间光调制器及相位图将激光调制为多焦点光场，多焦点光场对设于载物台的样品进行加工，实现信息的写入。光学装置通过将单束的激光调制为大规模多焦点光场，可以同步实现多个点位信息的写入，能够极大的提高样品的写入效率，能够提高光学装置的实用性。技术研发人员：史长坤,金贤敏受保护的技术使用者：无锡光子芯片联合研究中心技术研发日：20230816技术公布日：2024/5/29