CN104959730B - 旋转台式飞秒激光直写方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种旋转台式飞秒激光直写装置，包括：飞秒激光源；激光路径，设置有激光调制器、二维激光扫描振镜和显微物镜，来自飞秒激光源的激光束被激光调制器调制后经过二维激光扫描振镜后经由显微物镜入射到加工件上；X‑Y轴二维平移台以及布置在X‑Y轴二维平移台上的旋转台，旋转台的转轴与直写光轴对准，旋转台的台面垂直于直写光轴，加工件固定于所述旋转台的台面上；和控制器，所述控制器构造成经由激光路径控制入射到加工件上的激光束，以及控制X‑Y轴二维平移台以及旋转台的操作。

Description

旋转台式飞秒激光直写方法及装置

技术领域

本发明的实施例属于微纳加工领域，具体地，涉及一种旋转台式飞秒激光直写方法及装置。

技术背景

飞秒激光微纳直写加工，是一种利用超短激光脉冲紧聚焦的“焦点”与物质发生非线性相互作用，最小可在亚波长的尺度上诱导光物理、光化学变化，而使局部材料特性发生不可逆转变，通过计算机图案生成和焦点扫描，实现微纳器件结构的制造技术。它具有的显著特点是：适用材料广谱，适合蓝宝石等易碎硬质难加工材料的加工；非掩模技术，适合非平面三维复杂结构的加工；精度较高，适用于对加工精度要求在微米乃至纳米级别的器件制备。

目前对微纳结构的激光加工一般采用如下几种方案：二维激光振镜扫描、压电位移台扫描及直线电机线性扫描。二维激光振镜扫描可以实现较高的加工速度，但扫描范围受物镜傍轴条件的限制，可加工的范围较小，尽管可以通过提高物镜的焦距乃至使用f-θ透镜来改善加工范围，但长焦物镜或f-θ透镜的低数值孔径将对加工精度造成不利影响；压电位移台可以获得纳米级的高加工精度，但加工范围和加工速度都十分受限；直线电机线性扫描可以实现大范围的加工，配合气浮导轨及闭环反馈器件的使用，至少能够达到亚微米级的高定位精度，但线性扫描不可避免频繁地加减速，需要克服平台本身较大的惯性，加工速度很难达到很高，并且在加减速过程中如不对激光曝光功率进行复杂地调控，不可避免造成直写质量的劣化。当前飞秒激光直写技术加工效率、加工精度与加工范围三者间的不可调和，限制了这项技术的广泛应用。

发明内容

本发明提供一种旋转台式飞秒激光直写方法及装置，主要解决现有中飞秒激光直写方案存在的加工效率、加工精度与加工范围间不可调和的问题。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种旋转台式飞秒激光直写装置，包括：飞秒激光源；激光路径，设置有激光调制器、二维激光扫描振镜和显微物镜，来自飞秒激光源的激光束被激光调制器调制后经过二维激光扫描振镜后经由显微物镜入射到加工件上；X-Y轴二维平移台以及布置在X-Y轴二维平移台上的旋转台，旋转台的转轴与直写光轴对准，旋转台的台面垂直于直写光轴，加工件固定于所述旋转台的台面上；和控制器，所述控制器构造成经由激光路径控制入射到加工件上的激光束，以及控制X-Y轴二维平移台以及旋转台的操作，其中，所述激光路径包括位于二维激光扫描振镜下游的4f光学系统，4f光学系统由焦距相同的第一透镜和第二透镜构成，第一透镜距离扫描振镜出射轴镜片的光程为第一透镜的一倍焦距，第一透镜与第二透镜间的光程为第一透镜的二倍焦距，第二透镜距离显微物镜入瞳的光程为第一透镜的一倍焦距。

进一步地，所述激光路径还包括位于第二透镜与显微物镜之间的反射镜，自第二透镜射出的激光束经由反射镜反射而入射到显微物镜；所述旋转台式飞秒激光直写装置还包括照明光源、可见光分光片、图像传感器，其中来自照明光源的可见光经由可见光分光片反射后透射通过反射镜而通过显微物镜入射到加工件上，由加工件反射的可见光通过显微物镜、反射镜、可见光分光片而进入图像传感器。

更进一步地，所述控制器还包括显示器，所述控制器与图像传感器通信，以在显示器上显示图像传感器获取的图像。

可选地，X-Y轴二维平移台采用气浮导轨用于位移引导，利用光栅尺作为位移反馈装置；旋转台采用空气轴承用于旋转引导，利用光电编码器作为角度反馈装置。

可选地，上述旋转台式飞秒激光直写装置中，所述激光路径包括位于二维激光扫描振镜上游的由第一平凸透镜与第二平凸透镜构成的激光光束准直扩束系统，第一平凸透镜与第二平凸透镜的透镜凸面面对激光光束平行传输方向，扩束后的激光光束的直径为显微物镜入瞳直径的1-1.2倍。

根据本发明的实施例的另一方面，提出了一种旋转台式飞秒激光直写方法，包括步骤：提供上述的旋转台式飞秒激光直写装置；将加工件固定在旋转台的台面上；利用旋转台旋转对加工件进行激光回转直写扫描；和利用二维激光扫描振镜偏转聚焦光斑位置对加工件进行单点直写。

可选地，上述方法中，在扫描半径不小于第一扫描半径时，采用恒定激光功率以设定的恒线速度进行回转直写扫描，其中在不小于第一扫描半径的情况下，旋转台的最高转速能够保证以设定的线速度进行扫描；在扫描半径小于第一扫描半径且不小于第二扫描半径时，采用恒角速度回转直写扫描，控制器依据角速度对应的线扫描速度调控激光功率，其中第二扫描半径限定了二维激光扫描振镜的最大扫描范围；在扫描半径小于第二扫描半径时，利用二维激光扫描振镜偏转聚焦光斑位置对加工件进行单点直写。

可选地，上述方法中，利用旋转台旋转对加工件进行激光回转直写扫描时，X-Y轴二维平移台平移，其中X轴方向平行于光轴方向，Y轴方向水平且垂直于X轴方向。

或者可选地，利用旋转台旋转对加工件进行激光回转直写扫描时，对于中心对称的环线结构，采用同心圆的扫描方式；对于中心对称的环带结构，采用螺线的扫描方式对环带内部进行线条填充。

或者可选地，利用旋转台旋转对加工件进行激光回转直写扫描时，采用同心断续弧线扫描方式。

附图说明

图1是根据本发明的一个示例性实施例的旋转台式飞秒激光直写装置的示意图。

图2是根据本发明的一个示例性实施例的旋转台式飞秒激光直写装置进行加工件回转扫描采取的同心圆环式扫描方案示意图。

图3是根据本发明的一个示例性实施例的旋转台式飞秒激光直写装置进行加工件回转扫描采取的螺线式扫描的扫描方案示意图。

图4是根据本发明的一个示例性实施例的旋转台式飞秒激光直写装置进行加工件回转扫描采取的弧线式扫描方案示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的底部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

如图1，根据本发明一个示例性实施例的旋转台式飞秒激光直写装置包括飞秒激光器，其发出的飞秒激光由红外介质反射镜2反射，经过线性渐变中性密度滤光片3进行功率衰减后，由声光调制装置4进行激光曝光的开关与强度控制，再由红外介质反射镜5反射，经过平凸透镜6、平凸透镜7组成的激光准直扩束系统后进入二维激光扫描振镜8，然后激光依次经过透镜9与透镜10，并由红外介质膜反射镜11反射至显微物镜12，被聚焦在加工件13上。加工件13固定于A轴旋转台14，A轴旋转台14安装于Y轴平移台15上，而Y轴平移台15安装于X轴平移台16之上。照明光源17经可见光分光片18及显微物镜12照明加工件13，加工件反射光所成的图像经图像传感器(例如为CCD或者CMOS)19采集后通过计算机20进行观察。计算机还与声光调制装置4、扫描振镜8、A轴旋转台14、Y轴平移台15及X轴平移台16相连接，对它们进行相应控制。

在示例性实施例中，激光器可以使用Spectra-Physics公司的Tsunami飞秒振荡器，激光中心波长780nm，重复频率80MHz，输出平均光功率约1W。

在示例性实施例中，由OD值为2的线性渐变中性密度滤光片3对飞秒激光器1发出的激光进行功率衰减。所述的线性渐变中性密度滤光片对激光功率进行衰减，通过观察不同功率下以设定线速度扫描的线条轨迹，优化功率使扫描的线条轨迹清晰且线宽较细。此处激光功率的衰减不限于使用线性渐变中性密度滤光片，也可以通过其它可调光衰减器件实现。

在示例性实施例中，声光调制装置4由声光调制器、声光调制驱动器及光阑组成。声光调制驱动器将输入的调制电压信号放大用于提供驱动声光调制器的射频信号。声光调制器固定于二维倾斜光学调整架上，倾斜方向沿与激光传输方向相正交的两轴。调节声光调制器的倾角至调制器输出的一级衍射光最强。调节调制器后方光阑的位置与孔径，仅使经过声光调制器衍射的一级衍射光通过，作为对加工件进行加工的激光，而零级光及其它级次的衍射光被遮挡。计算机通过向声光调制驱动器输入模拟电压信号，通过驱动声光调制器控制激光的开关与强度。但是，对激光曝光的开关与强度的控制应不仅限于声光调制方式，也可通过电光调制等方式实现。

所述的激光光束准直扩束系统用于改善激光的发散角以及扩束后的激光更有效利用显微物镜的高数值孔径。其由两片平凸透镜6、7构成，透镜凸面面对光束平行传输方向，透镜间的距离近似为透镜的焦距和使透过平凸透镜的光为平行光，扩束的放大倍数为平凸透镜与平凸透镜的焦距之商，扩束后的光束直径应稍大于显微物镜的入瞳，例如光束直径约为显微物镜入瞳直径的1-1.2倍。

在示例性实施例中，平凸透镜6焦距为60mm，凸面面对激光入射方向；平凸透镜7焦距为200mm，平面面对激光入射方向。平凸透镜6与平凸透镜7共轴摆放，两透镜间距大约260mm。细调两透镜间距，保证由平凸透镜7出射的激光为平行光束。

在示例性实施例中，二维激光扫描振镜8为模拟振镜，例如可以由计算机20内数模转换卡输出的两路模拟电压信号分别控制扫描振镜X轴与Y轴反射镜片的偏转角度。即，所述的二维激光扫描振镜用于提供激光在X与Y两个方向的角度偏转，激光偏转角度由计算机内的数模转换卡向其两个轴输出的模拟电压所控制。

所述的4f光学系统由焦距相同的两片透镜9、10组成，透镜9与透镜10共轴摆放，一片透镜9距离扫描振镜出射轴镜片的光程为透镜的一倍焦距，两片透镜间的光程为透镜的二倍焦距，另一片透镜10距离显微物镜12入瞳的光程为透镜的一倍焦距。透镜9与透镜10均采用焦距75mm，直径50.8mm的平凸透镜，透镜的凸面面对激光平行传输方向。4f光学系统使激光光束在物镜入瞳处仅发生角度的变化而位置基本不发生变化，从而能够在应用激光扫描振镜的场合中，使用比f-θ透镜数值孔径更大的显微物镜，进而提高了加工精度。

在示例性实施例中，红外介质反射镜11对飞秒激光器发出的红外光高反，其固定在二维倾斜光学调整架上，调节反射镜11倾角使其反射光线与A轴旋转台13台面垂直。具体地，所述的红外介质膜反射镜与光纤传输方向成45°角，其使飞秒激光器发出红外光经过它反射，用于显微成像照明的可见光经过它透射。

显微物镜12安装在物镜固定架上，物镜在光路中共轴安装。显微物镜12的固定架与红外介质反射镜11的光学调整架整体固定在精密升降台上，通过微移升降台使激光光轴与A轴旋转台14的转轴在竖直方向上对准(即处于同一水平面上)。在光轴与转轴处于同一水平面的情况下，可以利用Y轴平移实现光轴与转轴在水平面中也对准。

加工件13底面与A轴旋转台14台面相贴合，并利用A轴旋转台14台面上的孔位，通过螺丝夹紧压片将加工件压于压片与台面间实现加工件的固定。

所述的X-Y-A三轴运动系统中，A轴旋转实现加工件的切向回转扫描，Y轴平移使加工件做径向运动，X轴平移控制加工件高度方向(即加工件的厚度方向)的定位。两部平移轴均由光栅尺，一部旋转轴由光电编码器作为反馈器件实现运动的闭环控制，保证运动过程中各轴在运动方向的定位误差不高于亚微米或弧秒量级。两部平移轴的位移引导均采用气浮导轨，一部旋转轴的旋转引导采用空气轴承，以保证各轴运动过程中非运动向的位置抖动不高于亚微米量级。

X轴平移台16、Y轴平移台15和A轴旋转台14由下至上依次安装。在示例性实施例中，两部平移台行程均为50mm，采用光栅尺作为位置反馈，气浮导轨作为运动引导，直线电机作为驱动，运动方向的定位精度±200nm，非运动方向的直线度±250nm，平行度±250nm；旋转台360°连续旋转，采用光电编码器作为角度反馈，空气轴承作为运动引导，永磁同步伺服电机作为驱动，转动向的定位精度±2″，非转动向的轴向跳动小于100nm，径向跳动小于150nm。旋转台空载最高转速为每分钟500转，负载后设定最高转速为每分钟300转。

由计算机20、图像传感器19、可见光分光片18、照明光源17及显微物镜12组成数字成像系统，其在加工过程中对加工状态进行观测。照明光源17由卤钨灯通过光纤耦合出射，经过50％/50％可见光分光片18反射传递至物镜12照射加工件13，加工件反射的光通过显微物镜12收集透过分光平片18由图像传感器19采集图像后通过计算机20的显示器进行观测。

下面说明利用本发明装置所采用的加工方法：

通过位移Y轴平移台15与安装显微物镜12的精密升降台将旋转台的转轴与直写光轴进行对准。将加工件13通过上述的压片固定于台面上。利用线性渐变中性密度滤光片3将激光平均功率衰减至优化功率，即采用此功率以设定的线速度扫描，得到的线条轨迹清晰且线宽较细。将描述加工结构形貌的数据文件读入计算机20，设定加工时的线扫描速度后，点击加工按钮开始加工。加工开始时计算机20通过声光调制装置4自动开激光曝光，根据读入数据文件描述的扫描轨迹对加工件进行加工，加工完成自动关闭曝光。

为提高加工效率，针对结构在不同半径处的扫描采用不同的方案。依据扫描半径由外到内分别是恒定线速度恒功率加工件回转扫描区域、恒定角速度变功率加工件回转扫描区域及二维激光扫描振镜光束偏转扫描区域。

恒定线速度恒功率加工件回转扫描区域要求设定的恒线速度v所对应的角速度ω＝v/r小于旋转台运行的最高转速ωmax，此时以设定的线速度v对加工件进行回转扫描。即，当扫描半径r较大，若以设定的恒线速度v扫描时对应的角速度ω＝v/r小于旋转台的最高转速ωmax(单位：弧度/秒)，则以设定的线速度v对加工件进行回转扫描。

恒定角速度变功率加工件回转扫描区域要求旋转台最高转速ωmax不足以提供以上述设定的恒定线速度v扫描，即ωmax<v/r，但扫描半径未进入振镜能够进行扫描的范围内，此时采用恒角速度ωmax对加工件进行回转扫描。计算机根据不同扫描半径处扫描线速度的不同，通过数模转换卡输出模拟电压信号控制声光调制器对激光曝光功率进行相应的调控。即当扫描半径r减小、旋转台设定的最高转速ωmax不足以提供以上述设定的恒定线速度v扫描(即ωmax<v/r)，并且扫描半径未进入振镜能够进行扫描的范围内时，采用恒角速度ωmax对加工件进行回转扫描。

二维激光扫描振镜光束偏转扫描区域要求扫描半径r二维激光扫描振镜加工的范围内，采用振镜的方式进行扫描。当扫描半径r进一步减小，进入二维激光扫描振镜加工的范围内，即便以最高的转速进行扫描，扫描的线速度相对较低，影响加工效率，此时采用激光振镜的方式进行扫描。对于不同数值孔径的物镜，需要分别测试得出光束偏转不同角度对应数模转换卡控制扫描振镜的模拟电压值与在焦平面上焦点位置偏移值的比例关系，加工过程中将焦点位置的偏移值与此比例值相乘即可获得激光焦点位移至指定位置时数模转换卡需要输出的模拟电压。振镜扫描采用逐点曝光的方式，由于曝光时间通常设定毫秒乃至亚毫秒量级的较小值并且点间距被设定为不超过扫描线条的特征尺寸，扫描结果接近于矢量线条扫描的效果。

振镜扫描的数据格式为(G，multiX，multiY，t，i，filePath)。“G”为进行振镜扫描的标记位；“multiX”与“multiY”对应使用不同物镜时，物镜扫描距离与扫描角度分别在X及Y方向的比例系数；“t”为振镜扫描的单点曝光时间，单位是微秒，计算机的数模转换卡以此作为时间节拍依次向扫描振镜输出振镜偏转所对应的模拟电压；“i”为激光曝光强度，取值0-1的小数，代表控制声光调制器输出的功率占其能够输出最高功率的百分比；“filePath”对应振镜扫描文件的路径。振镜扫描文件为另外单独的文件，其每行的数据格式为(x，y，z)，其中“x”、“y”、“z”分别代表在物镜焦平面上两个正交方向及高度方向的位置坐标(单位：nm)，位移分别由扫描振镜的两轴与X轴平移台实现。

对加工件回转扫描时，根据扫描结构在不同区域的不同特征，分别采用同心圆环、螺线、弧线三种扫描方式。

图2中粗实线部分为同心圆环式扫描得到的扫描轨迹。同心圆环式扫描采用的数据格式为(C，r，z，i)，用来表示一个同心圆的信息，例如(C，10，20，1)。其中C为扫描同心圆的标记位，r为扫描圆的半径(单位：μm)，z为扫描圆所处的高度(单位：μm)，i为扫描的曝光功率(0-1的浮点数)。

同心圆环式扫描用于加工具有高度的中心对称性的结构。其具体实现是：旋转台加/减速到设定线速度对应的转速并且平移台位移到指定的半径及高度后，计算机控制声光调制器开曝光，旋转台转动360度后，关闭曝光。但同心圆式扫描不同半径的圆环时需要在径向存在一个步进，步进过程中不对加工件进行曝光扫描，使得不同圆环间的扫描是一个不连续的运动。如果步进速度较慢，步进过程中并不进行激光扫描，将直接影响加工效率；而步进速度过快将可能产生运动过冲，位置进入稳定仍需要一定时间，也影响了加工效率。因此，这种较低加工效率的扫描方式适用于圆光栅或环带结构外圈线条等对中心对称性要求较高的结构扫描。

图3中粗实线部分为螺线式扫描得到的扫描轨迹，虚线用于辅助标记不同半径处的同心圆环。螺线式扫描采用的数据格式为(S，s，r1，r2，z，i)，用来表示一块螺线扫描区域的信息，例如(S，1，50，100，10，0.5)。其中S为扫描螺线的标记位，s为相邻螺线间的径向间距(单位：μm)，r1为螺线扫描区域的最小半径(单位：μm)，r2为螺线扫描区域的最大半径(单位：μm)，z为扫描螺线区域所处的高度(单位：μm)，i为扫描的曝光功率(0-1的浮点数)。

螺线式扫描用于加工需要大面积线条填充的环带结构，例如菲涅尔波带的扫描。其具体实现是：系统首先以同心圆式扫描来扫描r1与r1+s为半径的两个圆环；然后打开曝光以螺线轨迹扫描r1+s至r2-s的区域，即A轴旋转台每旋转360°的同时，Y轴平移台位移s的间距，并根据设定的线扫描速度实时变换转速及平移速度；最后以同心圆式扫描来扫描r2-s与r2为半径的两个圆环。螺线式扫描在切向旋转与径向平移上均为连续的运动，适用于环带结构内部的线条填充。螺线式扫描为了保证结构边缘形貌的高精度加工，螺线扫描区域的最内两环及最外两环处的扫描仍默认采用同心圆环的扫描方式。

图4中粗实线部分为弧线式扫描得到的扫描轨迹。弧线式扫描采用的数据格式为(A，θ，r，z，f，i)，用来表示一段弧线起始端点或终结端点的信息，例如(A，45，50，10，true，0.8)。其中A为扫描圆弧的标记位，θ为弧线端点所处的角度(单位：°)，r为扫描弧线的半径(单位：μm)，z为扫描弧线的高度(单位：μm)，f为顺时针方向线条曝光的有无(true或false)，i为扫描的曝光功率(0-1的浮点数)。

弧线式扫描用于加工形貌不规则的结构。其具体实现是：采用同心圆环式的运动轨迹，转动到指定角度依据f标记位通过声光调制器对光进行开关。

采用上述装置及方法，采用数值孔径0.9的100X物镜在涂布正性光刻胶的玻璃光学窗口上进行激光直写，设定20mm/s的线扫描速度，可加工出针对632.8nm波长焦距为200mm的菲涅尔波带，共200个半波带，结构最小扫描半径约356μm，最大半径约5031微米。

与现有技术相比，本发明的优点在于如下至少之一：

1.高效率：本发明将加工件固定在旋转轴台面上做连续地高速回转运动，利用而非限制旋转台较大的惯性，保证了加工件在高速扫描时的稳定性；在需要进行大面积线条填充的加工区域，采用螺线连续扫描的方式；加工件回转扫描加工转轴附近区域的结构，具有加工困难并且效率低下的问题，针对这一问题采用二维激光振镜扫描的方式对此区域进行加工。

2.高精度：激光通过具有高数值孔径的显微物镜聚焦于加工件，可实现亚微米线宽的结构加工；运动系统中空气轴承应用于旋转轴及气浮导轨应用于平移轴，并且通过使用光电编码器等闭环反馈器件，可实现至少亚微米级的定位精度。

3.大加工范围：加工件的最大尺寸由平移轴的运动行程所限定，因而具有较大的加工范围。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种旋转台式飞秒激光直写装置，包括：

飞秒激光源；

激光路径，设置有激光调制器、二维激光扫描振镜和显微物镜，来自飞秒激光源的激光束被激光调制器调制后经过二维激光扫描振镜后经由显微物镜入射到加工件上；

X-Y轴二维平移台以及布置在X-Y轴二维平移台上的旋转台，旋转台的转轴与直写光轴对准，旋转台的台面垂直于直写光轴，加工件固定于所述旋转台的台面上；和

控制器，所述控制器构造成经由激光路径控制入射到加工件上的激光束，以及控制X-Y轴二维平移台以及旋转台的操作，

其中：

所述激光路径包括位于二维激光扫描振镜下游的4f光学系统，4f光学系统由焦距相同的第一透镜和第二透镜构成，第一透镜距离扫描振镜出射轴镜片的光程为第一透镜的一倍焦距，第一透镜与第二透镜间的光程为第一透镜的二倍焦距，第二透镜距离显微物镜入瞳的光程为第一透镜的一倍焦距。

2.根据权利要求1所述的旋转台式飞秒激光直写装置，其中：

所述激光路径还包括位于第二透镜与显微物镜之间的反射镜，自第二透镜射出的激光束经由反射镜反射而入射到显微物镜；

所述旋转台式飞秒激光直写装置还包括照明光源、可见光分光片、图像传感器，其中来自照明光源的可见光经由可见光分光片反射后透射通过反射镜而通过显微物镜入射到加工件上，由加工件反射的可见光通过显微物镜、反射镜、可见光分光片而进入图像传感器。

3.根据权利要求2所述的旋转台式飞秒激光直写装置，其中：

所述控制器还包括显示器，所述控制器与图像传感器通信，以在显示器上显示图像传感器获取的图像。

4.根据权利要求1所述的旋转台式飞秒激光直写装置，其中：

X-Y轴二维平移台采用气浮导轨用于位移引导，利用光栅尺作为位移反馈装置；旋转台采用空气轴承用于旋转引导，利用光电编码器作为角度反馈装置。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的旋转台式飞秒激光直写装置，其中：

所述激光路径包括位于二维激光扫描振镜上游的由第一平凸透镜与第二平凸透镜构成的激光光束准直扩束系统，第一平凸透镜与第二平凸透镜的透镜凸面面对激光光束平行传输方向，扩束后的激光光束的直径为显微物镜入瞳直径的1-1.2倍。

6.一种旋转台式飞秒激光直写方法，包括步骤：

提供根据权利要求1-5中任一项所述的旋转台式飞秒激光直写装置；

将加工件固定在旋转台的台面上；

利用旋转台旋转对加工件进行激光回转直写扫描；和

利用二维激光扫描振镜偏转聚焦光斑位置对加工件进行单点直写。

7.根据权利要求6所述的方法，其中：

在扫描半径不小于第一扫描半径时，采用恒定激光功率以设定的恒线速度进行回转直写扫描，其中在不小于第一扫描半径的情况下，旋转台的最高转速能够保证以设定的线速度进行扫描；

在扫描半径小于第一扫描半径且不小于第二扫描半径时，采用恒角速度回转直写扫描，控制器依据角速度对应的线扫描速度调控激光功率，其中第二扫描半径限定了二维激光扫描振镜的最大扫描范围；

在扫描半径小于第二扫描半径时，利用二维激光扫描振镜偏转聚焦光斑位置对加工件进行单点直写。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中：

利用旋转台旋转对加工件进行激光回转直写扫描时，X-Y轴二维平移台平移，其中X轴方向平行于光轴方向，Y轴方向水平且垂直于X轴方向。

9.根据权利要求6或7所述的方法，其中：

利用旋转台旋转对加工件进行激光回转直写扫描时，对于中心对称的环线结构，采用同心圆的扫描方式；对于中心对称的环带结构，采用螺线的扫描方式对环带内部进行线条填充。

10.根据权利要求6或7所述的方法，其中：

利用旋转台旋转对加工件进行激光回转直写扫描时，采用同心断续弧线扫描方式。