长焦深连续立方相位板的飞秒激光加工与性能测试

李鹏举; 潘登; 刘顺利

doi:10.37188/OPE.20223017.2088

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长焦深连续立方相位板的飞秒激光加工与性能测试

微纳技术与精密机械 | 更新时间：2026-09-12

- 长焦深连续立方相位板的飞秒激光加工与性能测试
- Continuous cubic phase plate with long depth of focus fabricated by femtosecond laser and its optical performance
- 光学精密工程 2022年30卷第17期页码：2088-2093
- 作者机构：
  
  中国科学技术大学工程科学学院，安徽合肥 230031
- 作者简介：
  
  李鹏举（1996-），男，四川宜宾人，硕士研究生，2018年于中国科学技术大学获得学士学位，主要从事DLP微纳增材制造与飞秒激光微纳加工。E-mail： lxy007@mail.ustc.edu.cn
  潘登（1996-），男，安徽人，讲师，2021年于中国科学技术大学获得博士学位，主要从事飞秒激光微纳加工、飞秒激光矢量光场调控的研究。E-mail：pandeng@tyut.edu.cn
- 基金信息：
  
  航空科学基金资助项目(2018ZE78004)
- DOI：10.37188/OPE.20223017.2088
  中图分类号： O436
- 收稿：2022-04-04，
  
  修回：2022-05-10，
  
  纸质出版：2022-09-10
- 稿件说明：
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李鹏举,潘登,刘顺利.长焦深连续立方相位板的飞秒激光加工与性能测试[J].光学精密工程,2022,30(17):2088-2093.

LI Pengju,PAN Deng,LIU Shunli.Continuous cubic phase plate with long depth of focus fabricated by femtosecond laser and its optical performance[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(17):2088-2093.
李鹏举,潘登,刘顺利.长焦深连续立方相位板的飞秒激光加工与性能测试[J].光学精密工程,2022,30(17):2088-2093. DOI： 10.37188/OPE.20223017.2088.

LI Pengju,PAN Deng,LIU Shunli.Continuous cubic phase plate with long depth of focus fabricated by femtosecond laser and its optical performance[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(17):2088-2093. DOI： 10.37188/OPE.20223017.2088.

摘要

传统的长焦深光束生成器件，诸如空间光调制器和正负透镜组合，存在光学元件尺寸较大、难以与微纳光学系统集成等问题，发展一种长焦深光束生成方法并制备一种结构简单、尺寸紧凑且成像质量良好的长焦深光束器件尤为重要。提出了一种利用连续立方相位板调制来产生长焦深光束的方法，通过飞秒激光直写技术制备了高尺寸精度（直径为108 μm，高1.1 μm）的相位板，实现了可调控的焦距长度（50

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150 μm）和焦深（100

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600 μm），并且对相位板进行光学测试，展示了其长聚焦能力和成像能力。该器件可用于高性能集成光学系统、微纳光学制造等领域。

Abstract

Traditional methods for generating beams with a long depth of focus， such as spatial light modulator and a combination of positive and negative lens， have several limitations， including a large size of optical elements， difficult integration with micro-nano optics and others. This makes the application of optical devices in aviation areas challenging. Thus， it is necessary to develop a method for generating beams with a long depth of focus beam， and fabricating an optical element with a simple structure， compact size， and good imaging quality. In this paper， we achieve this by using continuous cubic phase plate modulation. A phase plate with high dimensional accuracy （108 μm in diameter， 1.1 μm in height） and adjustable focal length （50-150 μm） and focal depth range （100-600 μm） is fabricated via femtosecond laser direct writing technology. The optical test of the phase plate demonstrates its long depth of focus and imaging ability. This method indicates new avenues in high performance integrated optics， micro/nano-optics manufacturing， and laser micro/nano manufacturing for aeronautical science and technology.

关键词

Keywords

references

KITAMURA K ， SAKAI K ， NODA S . Sub-wavelength focal spot with long depth of focus generated by radially polarized， narrow-width annular beam ［J］. Optics Express ， 2010 ， 18 （ 5 ）： 4518 - 4525 . doi: 10.1364/oe.18.004518 http://dx.doi.org/10.1364/oe.18.004518

王仲勋，潘一鸣，尹韶云，等 . 长焦深、高分辨激光加工聚焦透镜［J］. 光学学报， 2013 ， 33 （ 2 ）： 198 - 202 . doi: 10.3788/AOS201333.0222004 http://dx.doi.org/10.3788/AOS201333.0222004

WANG ZH X ， PAN Y M ， YIN SH Y ， et al . Laser processing lens of long focal depth and high resolution ［J］. Acta Optica Sinica ， 2013 ， 33 （ 2 ）： 198 - 202 . （in Chinese） . doi: 10.3788/AOS201333.0222004 http://dx.doi.org/10.3788/AOS201333.0222004

张锦，冯伯儒，郭永康 . 用多光束干涉实现纳米级阵列图形的长焦深光刻［J］. 光电工程， 2004 ， 31 （ 3 ）： 8 - 11 . doi: 10.3969/j.issn.1003-501X.2004.03.003 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1003-501X.2004.03.003

ZHANG J ， FENG B R ， GUO Y K . Long focal depth photolithography for obtaining nanometer array patterns with multi-beam interference ［J］. Opto-Electronic Engineering ， 2004 ， 31 （ 3 ）： 8 - 11 . （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.1003-501X.2004.03.003 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1003-501X.2004.03.003

YANG J J ， WANG M R . White light micrograting multiplexing for high density data storage ［J］. Optics Letters ， 2006 ， 31 （ 9 ）： 1304 - 1306 . doi: 10.1364/ol.31.001304 http://dx.doi.org/10.1364/ol.31.001304

PAN D ， XU B ， LIU S L ， et al . Amplitude-phase optimized long depth of focus femtosecond axilens beam for single-exposure fabrication of high-aspect-ratio microstructures ［J］. Optics Letters ， 2020 ， 45 （ 9 ）： 2584 - 2587 . doi: 10.1364/ol.389946 http://dx.doi.org/10.1364/ol.389946

BO E ， LUO Y M ， CHEN S ， et al . Depth-of-focus extension in optical coherence tomography via multiple aperture synthesis ［J］. Optica ， 2017 ， 4 （ 7 ）： 701 . doi: 10.1364/optica.4.000701 http://dx.doi.org/10.1364/optica.4.000701

ZHANG Z C ， YOU Z ， CHU D P . Fundamentals of phase-only liquid crystal on silicon （LCOS） devices ［J］. Light： Science & Applications ， 2014 ， 3 （ 10 ）： e213 . doi: 10.1038/lsa.2014.94 http://dx.doi.org/10.1038/lsa.2014.94

李党娟，王佳超，陈阳，等 . 大功率长焦深高斯光束整形设计［J］. 光学精密工程， 2020 ， 28 （ 10 ）： 2129 - 2137 . doi: 10.37188/OPE.20202810.2129 http://dx.doi.org/10.37188/OPE.20202810.2129

LI D J ， WANG J CH ， CHEN Y ， et al . Design of high power long-coke deep-Gaussian beam shaping system ［J］. Optics and Precision Engineering ， 2020 ， 28 （ 10 ）： 2129 - 2137 . （in Chinese） . doi: 10.37188/OPE.20202810.2129 http://dx.doi.org/10.37188/OPE.20202810.2129

XIA H ， WANG J ， TIAN Y ， et al . Ferrofluids for fabrication of remotely controllable micro-nanomachines by two-photon polymerization ［J］. Advanced Materials （Deerfield Beach， Fla）， 2010 ， 22 （ 29 ）： 3204 - 3207 . doi: 10.1002/adma.201000542 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201000542

MALINAUSKAS M ， ŽUKAUSKAS A ， HASEGAWA S ， et al . Ultrafast laser processing of materials： from science to industry ［J］. Light： Science & Applications ， 2016 ， 5 （ 8 ）： e16133 . doi: 10.1038/lsa.2016.133 http://dx.doi.org/10.1038/lsa.2016.133

GISSIBL T ， THIELE S ， HERKOMMER A ， et al . Two-photon direct laser writing of ultracompact multi-lens objectives ［J］. Nature Photonics ， 2016 ， 10 （ 8 ）： 554 - 560 . doi: 10.1038/nphoton.2016.121 http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2016.121

PAN D ， LIU S L ， JI S Y ， et al . Efficient fabrication of a high-aspect-ratio AFM tip by one-step exposure of a long focal depth holographic femtosecond axilens beam ［J］. Optics Letters ， 2020 ， 45 （ 4 ）： 897 - 900 . doi: 10.1364/ol.384249 http://dx.doi.org/10.1364/ol.384249

刘全，黄爽爽，鲁金超，等 . 用于飞秒激光制备光纤光栅的相位掩模研制［J］. 光学精密工程， 2020 ， 28 （ 4 ）： 844 - 850 .

LIU Q ， HUANG SH SH ， LU J CH ， et al . Phase mask for fabrication of fiber Bragg gratings by femtosecond laser ［J］. Optics and Precision Engineering ， 2020 ， 28 （ 4 ）： 844 - 850 . （in Chinese）

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