CN110554577B - 一种基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统，包括：脉冲激光器1、第一高速光开关2、第一4f透镜组3、第一空间滤波小孔4、偏振分束镜5、连续激光器6、第二高速光开关7、第二4f透镜组8、第二空间滤波小孔9、螺旋相位板10、四分之一玻片11、第一反射镜12、第一半反半透镜13、物镜14、待光刻样品15。本方案选择两束相同波长的激光分别作为激发光源和抑制光源，利用激发光的高瞬态光强保证材料的非线性吸收用于引发光聚合反应，实现微纳结构加工，再结合相位调制技术将抑制光焦点调整为中空形状，使聚合反应进一步局域在激发光中心区域，来达到压缩聚合尺寸的目的。

Description

一种基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统和方法
技术领域
本发明涉及纳米加工制技术领域，具体涉及一种基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统和方法。
背景技术
飞秒激光直写技术以加工精度高、热效应小、损伤阈值低、任意三维图形可加工的优点，在众多工业制造及科学研究领域得到广泛应用。传统的单光束飞秒激光直写加工方法，借助加工材料的非线性双光子吸收过程，结合材料的阈值效应，可以利用可见光实现微米和亚微米尺度加工精度，但加工分辨率仍旧会受到光学衍射极限限制，制约着其进一步发展。
为解决激光直写加工分辨力受限问题，基于2014年诺贝尔奖化学奖得主德国物理学家Stefan Hell在远场纳米光学显微技术(STED显微技术)的突破，带来从超分辨成像到超分辨激光微纳加工领域的快速发展。不同于传统单束光加工方式，需要两束不同波长的近红外或可见光波段的激光协同作用，一束光引发必需的材料的光物理化学反应，另一束光起到“去激发”作用，来终止与抑制前述光物理化学反应中的某个关键步骤，如光电子产生，自由基引发单体聚合等，来终止光反应。再通过将“去激发光”进行相位调制成环形“中空”形状，并两束光空间重合后，就可以利用环形聚焦光斑来抑制焦点外围重叠部分的光化学反应，从而达到压缩光化学反应区域尺寸的目的。
目前基于光聚合的双光束超分辨激光直写的方法，结合光刻胶材料的双光子吸收特性以及自由基或阳离子聚合抑制效应，多采用两束不同波长的激光来实现，如800nm激发光聚合，375nm抑制(Nature Communication.2013,4:2061:1-7)，780nm激发，532nm抑制(Optics Express.2013,21(9):10831-10840；Optics Materials Express.2017,7(7):2538-2559)。在材料特性满足前述双光子吸收，并且后续光化学过程可以被有效抑制的前提下，光学设计上可能存在的问题：首先，不同颜色的两束光需要至少两种激光器，增加了加工成本和减弱了加工系统开发可集成度；其次，不同颜色的两束光在经过透镜聚焦之后，由于波长不同，聚焦后光斑的尺寸不同，在判断空间重合时存在一定的难度和偏差，而这种重合的优劣程度是影响最终结果的关键；再次，两束不同颜色的激光在空间合束后的光路设计上，光学元件需要同时满足两种不同颜色的光响应特性，同时支持近红外波段和可见光波段，势必引入色散及能量利用率低的问题，并带来系统的复杂程度，增加光学设计上的成本；最后，光学元件的波长匹配的复杂度，会限制系统的进一步扩展和集成，不利于整个加工方法的系统化和集成化。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统和方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：
一种基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统，包括：脉冲激光器1、第一高速光开关2、第一4f透镜组3、第一空间滤波小孔4、偏振分束镜5、连续激光器6、第二高速光开关7、第二4f透镜组8、第二空间滤波小孔9、螺旋相位板10、四分之一玻片11、第一反射镜12、第一半反半透镜13、物镜14、待光刻样品15、位移平台16、第二反射镜17、滤光片18、凸透镜19、第二半反半透镜20、电荷藕合器件图像传感器21和雪崩光电二极管22；脉冲激光器1、第一高速光开关2和第一4f透镜组3依次设置，第一空间滤波小孔4设置在第一4f透镜组3的不同透镜之间，组成激发光源光路；所述激发光源光路的光束作为激发光，所述激发光的光强为高斯分布；连续激光器6、第二高速光开关7、第二4f透镜组8和螺旋相位板10依次设置，第二空间滤波小孔9设置在第二4f透镜组8的不同透镜之间，组成抑制光源光路；其中脉冲激光器1和连续激光器6输出的波长相同；所述抑制光源光路的光束作为抑制光，所述抑制光的光强分布为中空形状；抑制光经过第一反射镜12后和激发光通过偏振分束镜5进行合束，合束光路依次通过四分之一玻片11、第一半反半透镜13和物镜14后聚焦到放置在位移平台16上的待光刻样品上15；中空形状的抑制光的光斑外围有效抑制待光刻样品15对光的聚合，所述激发光通过中空形状的抑制光的中心，激发待光刻样品15对光的聚合；通过移动位移平台16调节待光刻样品上15的位置，通过设置在第一4f透镜组3之前的第一高速光开关2对激发光的曝光过程进行控制，通过设置在第二4f透镜组8之前的第二高速光开关2对抑制光的曝光过程进行控制，实现预设结构的写入；从待光刻样品上15激发出的荧光信号依次经过第一半反半透镜13、第二反射镜17、滤光片18和凸透镜19后，通过第二半反半透镜20分束进入电荷藕合器件图像传感器21、雪崩光电二极管22。
优选地，所述待光刻样品上15为由具有可见光吸收光谱特性的光引发剂材料和构成聚合物的单体材料合成。
优选地，所述光引发剂材料为7-(二乙基氨)-3-(2-噻吩基)香豆素、茴香偶姻、2-异丙基硫杂蒽酮、1-羟环乙基苯酮、2-苄基-2-(二甲基氨基)-4’-吗啉基苯基丁酮、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷、2-甲基-4’-(甲基硫代)-2-吗啉基苯甲酮、安息香、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和丁香通中的任意一种；所述单体材料为丙烯酸酯类单体材料，所述丙烯酸酯类单体材料为二季戊四醇五丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的任意一种。
优选地，所述脉冲激光器1为波长500-680nm的飞秒脉冲激光器。
优选地，所述抑制光为环形或者近椭球壳形，所述抑制光的中空光斑外围与中心的光强对比度大于4:1。
优选地，第一高速光开关2为声光调制器或者高速机械快门，第二高速光开关7为声光调制器或者高速机械快门。
一种激光直写微纳结构的方法，包括：
S1，连续激光器6输出的连续激光，经过第二空间滤波小孔9、第二4f透镜组8后进行光学扩束，将扩束后的连续激光通过螺旋相位板10调制后形成中空形状的“去激发光”，作为抑制光；
S2，脉冲激光器1输出的脉冲激光，经过第一空间滤波小孔4、第一4f透镜组3后进行光学扩束；将扩束后的脉冲激光作为激发光；脉冲激光器1输出的脉冲激光和连续激光器6输出的连续激光的波长相同；
S3，激发光和通过螺旋相位板10调制后的抑制光通过偏振分束镜5进行合束；
S4，通过四分之一波片11调节合束光束中的抑制光的光斑外围与中心的对比度；
S5，合束光束依次经过第一半反半透镜13和物镜14后聚焦到放置在位移平台16上的待光刻样品上15；中空形状的抑制光的光斑外围有效抑制待光刻样品15对光的聚合，所述激发光通过中空形状的抑制光的中心，激发待光刻样品15对光的聚合；通过移动位移平台16调节待光刻样品上15的位置，通过设置在第一4f透镜组3之前的第一高速光开关2对激发光的曝光过程进行控制，通过设置在第二4f透镜组8之前的第二高速光开关2对抑制光的曝光过程进行控制，实现预设结构的写入；
S6，待光刻样品上15在合束光束的作用下，激发出荧光信号，所述荧光信号经过样品玻璃基板反射，依次经过第一半反半透镜13、第二反射镜17、滤光片18和凸透镜19后，通过第二半反半透镜20分束进入电荷藕合器件图像传感器21、雪崩光电二极管22。
优选地，步骤S6包括：聚焦到待光刻样品上15的合束光束经过样品玻璃基板反射，逆向通过第一半反半透镜13透射后，再通过滤光片18被过滤掉。
优选地，脉冲激光器1输出的脉冲激光和连续激光器6输出的连续激光的波长均为532nm。
优选地，所述待光刻样品上15由7-(二乙基氨)-3-(2-噻吩基)香豆素和丙烯酸酯类单体合成。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
本方案根据光刻胶材料的吸收特性以及基本的光物理化学抑制原理，选择两束可见光波段相同波长的激光分别作为激发光源和抑制光源，利用激发光的高瞬态光强保证材料的非线性吸收用于引发光聚合反应，实现微纳结构加工，并在该位置利用抑制光实现有效的光化学抑制反应。再结合相位调制技术将抑制光焦点调整为中空形状，使聚合反应进一步局域在激发光中心区域，来达到压缩聚合尺寸的目的，最终可以实现与传统方法可比拟的超衍射加工效果，实现横向特征尺寸约～40nm纳米点、线以及二维图案的超高精度加工。因此，本方案提出的一种单波长双光束单色可见光超高精度分辨激光直写微纳结构的方法，可以避免并解决传统方法中利用双波长双光束超衍射光聚合微纳结构加工方案中存在的诸多问题，比如两束不同波长的激光会增加系统成本，减弱现有系统可集成性，使光学设计方案复杂化。现有系统采用的光学元件需要同时支持近红外及可见光波段的宽带响应，由光学器件引入固有的色散等会影响聚焦光斑的质量，不利于光学系统设计的进一步扩展与集成化等。
附图说明
图1是本发明的基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统的结构示意图。
图2(a)是激发光聚焦后的焦点XZ平面光强分布图。
图2(b)是激发光聚焦后的焦点XY平面光强分布图。
图2(c)是抑制光经过0～2π螺旋相位板调制后的焦点XZ平面光强分布图。
图2(d)是抑制光经过0～2π螺旋相位板调制后的焦点XY平面光强分布图。
图2(e)是抑制光经过0～π环形相位板调制后的焦点XZ平面光强分布图。
图2(f)是抑制光经过0～π环形相位板调制后的焦点XY平面光强分布图。
图3(a)是激发光和抑制光协同作用的风车结构的曝光轨迹示意图。
图3(b)是单光束激发光直写的风车结构的SEM图。
图3(c)是激发光和抑制光双光束激光直写的风车结构的SEM图。
图4是抑制光与激发光聚焦到的待光刻样品后，其结构尺寸变化的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参见图1、一种基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统，包括：脉冲激光器1、第一高速光开关2、第一4f透镜组3、第一空间滤波小孔4、偏振分束镜5、连续激光器6、第二高速光开关7、第二4f透镜组8、第二空间滤波小孔9、螺旋相位板10、四分之一玻片11、第一反射镜12、第一半反半透镜13、物镜14、待光刻样品15、位移平台16、第二反射镜17、滤光片18、凸透镜19、第二半反半透镜20、电荷藕合器件图像传感器21和雪崩光电二极管22；脉冲激光器1、第一高速光开关2和第一4f透镜组3依次设置，第一空间滤波小孔4设置在第一4f透镜组3的不同透镜之间，组成激发光源光路；所述激发光源光路的光束作为激发光，所述激发光的光强为高斯分布；连续激光器6、第二高速光开关7、第二4f透镜组8和螺旋相位板10依次设置，第二空间滤波小孔9设置在第二4f透镜组8的不同透镜之间，组成抑制光源光路；其中脉冲激光器1和连续激光器6输出的波长相同；所述抑制光源光路的光束作为抑制光，所述抑制光的光强分布为中空形状；抑制光经过第一反射镜12后和激发光通过偏振分束镜5进行合束，合束光路依次通过四分之一玻片11、第一半反半透镜13和物镜14后聚焦到放置在位移平台16上的待光刻样品上15；中空形状的抑制光的光斑外围有效抑制待光刻样品15对光的聚合，所述激发光通过中空形状的抑制光的中心，激发待光刻样品15对光的聚合；通过移动位移平台16调节待光刻样品上15的位置，通过设置在第一4f透镜组3之前的第一高速光开关2对激发光的曝光过程进行控制，通过设置在第二4f透镜组8之前的第二高速光开关2对抑制光的曝光过程进行控制，实现预设结构的写入；从待光刻样品上15激发出的荧光信号依次经过第一半反半透镜13、第二反射镜17、滤光片18和凸透镜19后，通过第二半反半透镜20分束进入电荷藕合器件图像传感器21、雪崩光电二极管22。
在本实施例，所述待光刻样品上15为由具有可见光吸收光谱特性的光引发剂材料和构成聚合物的单体材料合成。所述光引发剂材料可以实现双光子激发，并且可以通过受激辐射或自由基淬灭等方式对光聚合反应进行有效抑制。所述光引发剂材料为7-(二乙基氨)-3-(2-噻吩基)香豆素、茴香偶姻、2-异丙基硫杂蒽酮、1-羟环乙基苯酮、2-苄基-2-(二甲基氨基)-4’-吗啉基苯基丁酮、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷、2-甲基-4’-(甲基硫代)-2-吗啉基苯甲酮、安息香、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和丁香通中的任意一种；所述单体材料为丙烯酸酯类单体材料，所述丙烯酸酯类单体材料为二季戊四醇五丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的任意一种。更具体地，所述待光刻样品上15由7-(二乙基氨)-3-(2-噻吩基)香豆素和丙烯酸酯类单体合成。7-(二乙基氨)-3-(2-噻吩基)香豆素在532nm可以满足双光子吸收条件且不会产生单光子吸收，并且可利用532nm激光实现对激发态分子的受激辐射过程，降低从单重激发态到达三重态的效率，最终影响自由基的产生效率，实现对聚合过程的有效抑制。选取丙烯酸酯类单体作为聚合物网络的基本单元，光引发剂在飞秒激光作用下产生自由基，自由基与单体结合引发链式交联反应，形成大分子链，最终聚合物结构。即选取丙烯酸酯类单体材料作为聚合物交联网络主要成分，通过常规物理搅拌以及超声分散等方式制备透明均相的待光刻样品15。
在本实施例，所述脉冲激光器1为500-680nm波长飞秒脉冲激光器，所述连续激光器6一定条件下可使用皮秒激光器或纳秒激光器替换，所述连续激光器6的波长和所述脉冲激光器1的波长一样。更具体地，所述连续激光器6的波长和所述脉冲激光器1的波长均为可见光532nm，对应待光刻样品15的有效双光子吸收光谱区间。所述脉冲激光器1为拥有超高峰值功率的飞秒脉冲激光器用来做双光子激发，所述连续激光器6为峰值功率较低的532nm连续激光器用于对激发态分子进行受激辐射，来抑制光聚合过程；
其中，所述螺旋相位板10为0-2π螺旋相位板，用于将抑制光聚焦光斑调制成中空形状；选择偏振分束镜PBS进行合束，在光源输出功率有限情况下，选择PBS合束，调整两束光的偏振态，使光束更高效率地透过PBS，提高能量利用率。所述物镜14为数值孔径值1.4、100倍的油浸物镜，用于实现光束聚焦。
在本实施例，所述抑制光为环形或者近椭球壳形，所述抑制光的中空光斑外围与中心的光强对比度大于4:1。这种对比度是实现超分辨效果至关重要的一个环节，会受到光学元件色散影响。
在本实施例，第一高速光开关2为声光调制器，第二高速光开关7为声光调制器。
上述基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统的激光直写微纳结构方法，包括：
S1，连续激光器6输出的连续激光，经过第二空间滤波小孔9、第二4f透镜组8后进行光学扩束，将扩束后的连续激光通过螺旋相位板10调制后形成中空形状的“去激发光”，作为抑制光；抑制光经过物镜14聚焦后的光斑的光强分布如图2(c)、图2(d)所示。
S2，脉冲激光器1输出的脉冲激光，经过第一空间滤波小孔4、第一4f透镜组3后进行光学扩束；将扩束后的脉冲激光作为激发光；脉冲激光器1输出的脉冲激光和连续激光器6输出的连续激光的波长相同；激发光经过物镜聚焦后的光斑的光强分布图如图2(a)、图2(b)所示。
S3，激发光和通过螺旋相位板10调制后的抑制光通过偏振分束镜5进行合束；
S4，通过四分之一波片11调节合束光束中的抑制光的光斑外围与中心的对比度；对比度越大，超分辨得到的直写效果越好，用来抑制焦点外围光聚合反应的发生，达到压缩聚合尺寸的目的；
S5，合束光束依次经过第一半反半透镜13和物镜14后聚焦到放置在位移平台16上的待光刻样品上15；中空形状的抑制光的光斑外围有效抑制待光刻样品15对光的聚合，所述激发光通过中空形状的抑制光的中心，激发待光刻样品15对光的聚合；通过移动位移平台16调节待光刻样品上15的位置，通过设置在第一4f透镜组3之前的第一高速光开关2对激发光的曝光过程进行控制，通过设置在第二4f透镜组8之前的第二高速光开关2对抑制光的曝光过程进行控制，实现预设结构的写入；激发光和抑制光协同作用的风车结构的曝光轨迹示意图如图3(a)所示，风车外围的轮廓线利用单光束加工，内部利用高斯形的抑制光来对聚合过程进行抑制。单光束激发光直写的风车结构的SEM图如图3(b)所示。激发光和抑制光双光束激光直写的风车结构的SEM图如图3(c)所示，实现对风车结构内部的线条的有效擦除，表明了该方法选用的材料及光波长满足实现超分辨加工的条件。抑制光与激发光聚焦到的待光刻样品后，其结构尺寸变化的SEM图如图4所示，其中，107nm为单光束曝光的线条尺寸，当把环形抑制光打开时，可以将线条尺寸压缩到62nm。
将待加工样品15固定在一个纳米精度的三维位移平台16上，调节待加工样品15的高度到达物镜14的工作距离内，并通过计算机程序来控制待加工样品15的三维纳米精度的移动；利用两个声光调制器AOM或者高速机械快门作为两束激光的高速光开关HOS，通过计算机程序来协调控制两束光的开关过程；将待加工模型转化为三维空间坐标信息导入到加工平台控制系统中，通过计算机程序来协调控制加工平台的运动轨迹，带动待加工样品15的移动，并通过第一高速光开关2、第二高速光开关7对曝光过程进行控制，可实现二维图案或三维结构的轨迹可控曝光，实现指定结构形状的加工。所述待加工模型制作软件为3dsMAX或AutoCAD等，数据处理软件为MATLAB，加工控制系统用LabVIEW程序编写。
S6，待光刻样品上15在合束光束的作用下，激发出荧光信号，所述荧光信号经过样品玻璃基板反射，依次经过第一半反半透镜13、第二反射镜17、滤光片18和凸透镜19后，通过第二半反半透镜20分束进入电荷藕合器件图像传感器(CCD)21、雪崩光电二极管(APD)22。通过一个第二半反半透镜20对光信号进行分束；借助CCD 21成像和APD 22探测系统，激发光和抑制光进行三维空间上的重合，保证物镜14聚焦后的高斯形的激发光斑与环形中空抑制光斑的中心在XY平面和Z轴方向上重合；激发光聚焦后的焦点XZ平面光强分布图如图2(a)所示。激发光聚焦后的焦点XY平面光强分布图如图2(b)所示。抑制光经过0～2π螺旋相位板调制后的焦点XZ平面光强分布图如图2(c)所示。抑制光经过0～2π螺旋相位板调制后的焦点XY平面光强分布图如图2(d)所示。也可以选用0～π环形相位板对抑制光实现相位调制，可以达到相同效果，抑制光经过0～π环形相位板调制后的焦点XZ平面光强分布图如图2(e)所示。抑制光经过0～π环形相位板调制后的焦点XY平面光强分布图如图2(f)所示。
利用电荷藕合器件图像传感器(CCD)21以及雪崩光电二极管(APD)22搭建共聚焦成像光路，辅助判断焦点位置、焦点成像结果以及判断两个聚焦光斑的重合情况并进行光路(激发光和抑制光路)调整，保证两个光斑在三维空间上的重合，光强高斯分布的激发光与光强环形空心分布的抑制光中心完全重合，在不影响中心聚合反应的前提下压缩外围的聚合反应，达到压缩聚合尺寸的目的。搭建共聚焦成像光路，将合束的两束激光进行三维空间上的重合，保证物镜14聚焦后的激发光的光斑与中空的抑制光的光斑的中心在XY平面、Z轴方向上重合；调整两束光的偏振态，使光束更高效率地透过偏振分束镜PBS，提高能量利用率。
在本实施例，步骤S6包括：聚焦到待光刻样品上15的合束光束经过样品玻璃基板反射，逆向通过第一半反半透镜13透射后，再通过滤光片18被过滤掉。
在本实施例，脉冲激光器1输出的脉冲激光和连续激光器6输出的连续激光的波长均为532nm。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统，其特征在于，包括：脉冲激光器(1)、第一高速光开关(2)、第一4f透镜组(3)、第一空间滤波小孔(4)、偏振分束镜(5)、连续激光器(6)、第二高速光开关(7)、第二4f透镜组(8)、第二空间滤波小孔(9)、螺旋相位板(10)、四分之一玻片(11)、第一反射镜(12)、第一半反半透镜(13)、物镜(14)、待光刻样品(15)、位移平台(16)、第二反射镜(17)、滤光片(18)、凸透镜(19)、第二半反半透镜(20)、电荷藕合器件图像传感器(21)和雪崩光电二极管(22)；
脉冲激光器(1)、第一高速光开关(2)和第一4f透镜组(3)依次设置，第一空间滤波小孔(4)设置在第一4f透镜组(3)的不同透镜之间，组成激发光源光路；所述激发光源光路的光束作为激发光，所述激发光的光强为高斯分布；
连续激光器(6)、第二高速光开关(7)、第二4f透镜组(8)和螺旋相位板(10)依次设置，第二空间滤波小孔(9)设置在第二4f透镜组(8)的不同透镜之间，组成抑制光源光路；其中脉冲激光器(1)和连续激光器(6)输出的波长相同；所述抑制光源光路的光束作为抑制光，所述抑制光的光强分布为中空形状；
抑制光经过第一反射镜(12)后和激发光通过偏振分束镜(5)进行合束，合束光路依次通过四分之一玻片(11)、第一半反半透镜(13)和物镜(14)后聚焦到放置在位移平台(16)上的待光刻样品(15)上；中空形状的抑制光的光斑外围有效抑制待光刻样品(15)对光的聚合，所述激发光通过中空形状的抑制光的中心，激发待光刻样品(15)对激发光的聚合；通过移动位移平台(16)调节待光刻样品(15) 上的位置，通过设置在第一4f透镜组(3)之前的第一高速光开关(2)对激发光的曝光过程进行控制，通过设置在第二4f透镜组(8)之前的第二高速光开关(7)对抑制光的曝光过程进行控制，实现预设结构的写入；
从待光刻样品(15) 上激发出的荧光信号依次经过第一半反半透镜(13)、第二反射镜(17)、滤光片(18)和凸透镜(19)后，通过第二半反半透镜(20)分束进入电荷藕合器件图像传感器(21)、雪崩光电二极管(22)；
所述抑制光为环形或者近椭球壳形，所述抑制光的中空光斑外围与中心的光强对比度大于4:1。
2.根据权利要求1所述的基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统，其特征在于，所述待光刻样品(15) 上为由具有可见光吸收光谱特性的光引发剂材料和构成聚合物的单体材料合成。
3.根据权利要求2所述的基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统，其特征在于，所述光引发剂材料为7-(二乙基氨)-3-(2-噻吩基)香豆素、茴香偶姻、2-异丙基硫杂蒽酮、1-羟环乙基苯酮、2-苄基-2-(二甲基氨基)-4’-吗啉基苯基丁酮、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷、2-甲基-4’-(甲基硫代)-2-吗啉基苯甲酮、安息香、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和丁香通中的任意一种；
所述单体材料为丙烯酸酯类单体材料，所述丙烯酸酯类单体材料为二季戊四醇五丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统，其特征在于，所述脉冲激光器(1)为波长500-680nm的飞秒脉冲激光器。
5.根据权利要求1所述的基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统，其特征在于，第一高速光开关(2)为声光调制器或者高速机械快门，第二高速光开关(7)为声光调制器或者高速机械快门。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的基于单波长双光束的激光直写微纳结构的系统的激光直写微纳结构方法，其特征在于，包括：
S1，连续激光器(6)输出的连续激光，经过第二空间滤波小孔(9)、第二4f透镜组(8)后进行光学扩束，将扩束后的连续激光通过螺旋相位板(10)调制后形成中空形状的“去激发光”，作为抑制光；
S2，脉冲激光器(1)输出的脉冲激光，经过第一空间滤波小孔(4)、第一4f透镜组(3)后进行光学扩束；将扩束后的脉冲激光作为激发光；脉冲激光器(1)输出的脉冲激光和连续激光器(6)输出的连续激光的波长相同；
S3，激发光和通过螺旋相位板(10)调制后的抑制光通过偏振分束镜(5)进行合束；
S4，通过四分之一玻片(11)调节合束光束中的抑制光的光斑外围与中心的对比度；
S5，合束光束依次经过第一半反半透镜(13)和物镜(14)后聚焦到放置在位移平台(16)上的待光刻样品(15) 上；中空形状的抑制光的光斑外围有效抑制待光刻样品(15)对光的聚合，所述激发光通过中空形状的抑制光的中心，激发待光刻样品(15)对激发光的聚合；通过移动位移平台(16)调节待光刻样品(15) 上的位置，通过设置在第一4f透镜组(3)之前的第一高速光开关(2)对激发光的曝光过程进行控制，通过设置在第二4f透镜组(8)之前的第二高速光开关(7)对抑制光的曝光过程进行控制，实现预设结构的写入；
S6，待光刻样品(15)上在合束光束的作用下，激发出荧光信号，所述荧光信号经过样品玻璃基板反射，依次经过第一半反半透镜(13)、第二反射镜(17)、滤光片(18)和凸透镜(19)后，通过第二半反半透镜(20)分束进入电荷藕合器件图像传感器(21)、雪崩光电二极管(22)。
7.一种根据权利要求6所述的激光直写微纳结构方法，其特征在于，步骤S6包括：
聚焦到待光刻样品(15) 上的合束光束经过样品玻璃基板反射，逆向通过第一半反半透镜(13)透射后，再通过滤光片(18)被过滤掉。
8.一种根据权利要求6所述的激光直写微纳结构方法，其特征在于，脉冲激光器(1)输出的脉冲激光和连续激光器(6)输出的连续激光的波长均为532nm。
9.一种根据权利要求6所述的激光直写微纳结构方法，其特征在于，所述待光刻样品(15)由7-(二乙基氨)-3-(2-噻吩基)香豆素和丙烯酸酯类单体合成。
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