CN111408856B - 一种飞秒等离子体光栅制造微流控芯片方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞秒等离子体光栅制造微流控芯片方法及其装置，其特点是采用两束或多束飞秒脉冲激光以一定的夹角共同作用到石英玻璃内汇聚，且时域上脉冲达到同步时，两束光脉冲发生干涉，受干涉场的约束，干涉相长的地方仅形成一条光丝，多条光丝在空间上等间距排列，形成等离子体光栅，微流控芯片制造装置包括：等离子体光栅光路、微通道加工平台和氢氟酸超声池。本发明与现有技术相比具有提高石英玻璃微流体芯片的制造速度、改善微通道壁面的粗糙度质量的优点，尤其便于加工三维立体结构的微流体芯片，为微通道芯片制造提供新的制备方法，尤其在超快光学技术加工微流控芯片具有独特的优势。

Description

一种飞秒等离子体光栅制造微流控芯片方法及其装置

技术领域

本发明涉及微通道制芯片技术领域，尤其是一种利用飞秒等离子体光栅制造微流控芯片及其装置。

背景技术

基于微流控技术的微流控芯片，可以在微小尺度的材料上集成样品采集、转移、稀释、反应、分离、检测等功能，不仅反应速度快，还大大地降低了生物化学实验中样品和试剂的消耗，因此被广泛应用于医学、生物、化学、材料等及其交叉领域。微流控芯片里微通道的结构根据应用需求，个性化设计，由各种独立的微通道以及微通道之间的导管构成。随着微流控技术的发展，高集成度、高自动化的微流控芯片在生化反应实验中日趋重要。

目前，微通道制芯片的制造方法有注塑成型、热压法、紫外曝光加酸腐蚀和激光烧蚀等，这些加工方法基本按照经典的“top-down”和“bottom-up”制备，其微通道大多在一个平面上，对于复杂的微通道结构，例如三维单元的制造，上述制备技术都存在加工困难。飞秒脉冲激光具有飞秒量级的时域脉宽和极高的峰值功率，可用于加工高硬度和高熔点的材料，以及在玻璃等透明介质中烧蚀出三维的微结构。飞秒脉冲激光在透明介质内具有阈值损伤和多光子过程等特性，因此飞秒脉冲激光技术在高精度、亚微米量级的微结构制备和加工领域已受到广泛的关注和研究。北京大学的龚旗煌课题组曾报道利用飞秒激光结合水辅法在石英玻璃内制备微通道、微槽等，研究中采用单束激光逐点烧蚀的方法，光斑烧蚀的直径大约1.5微米，每次加工的步长为1微米左右，仅完成一个长75微米、宽75微米、深50微米的微通道的需要加工一个小时。

中国专利文献CN 101101356A中描述了利用飞秒激光在石英玻璃基底上能有效地加工出微流体光波导，然而该方法在加工时溅射的颗粒容易附着在物镜上，引起加工效率的降低，并且槽的形状规则度存在一定的随机性。中国专利文献CN 109597179 A中提出了光学元件内部嵌入式微流体散热通道方法，该方法利用单束飞秒激光在元件内部刻蚀了周期性密集排列的微通道，可提高散热性能。微通道越密集，散热效果越好，刻蚀时激光需要走过的路径将变长，因此加工也将需要花费更多的时间。

综上所述，现有技术的飞秒激光加工方式只能适用于制造精细的微通道结构，不但存在着加工速度慢、耗时长，三维结构的烧蚀存在着焦深较短，毫米尺寸的微通道制造存在困难等问题。而且飞秒脉冲激光在石英玻璃内传播时，在聚焦透镜汇聚作用下，其焦点附近有极高的峰值功率，引起石英玻璃介质的非线性克尔效应，产生自聚焦效果，与电离产生的等离子体自散焦效应达到平衡时，光斑的直径几乎保持不变，在石英玻璃的侧面可以看到很长一段白色光丝。当激光能量进一步增加，会观察到光丝数量逐渐增多，且光丝的分布不规则。光丝的直径的“变粗”和不规则分布，不利于飞秒激光的精细加工。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种飞秒等离子体光栅制造微流控芯片方法及其装置，采用两束或多束飞秒脉冲激光以一定的夹角共同作用到石英玻璃内汇聚，且时域上脉冲达到同步时，两束光脉冲发生干涉，受干涉场的约束，干涉相长的地方仅形成一条光丝，多条光丝在空间上等间距排列，形成等离子体光栅，该等离子体光栅在高激光功率下光丝出现规则的分布，而且光丝的长度、间距、数量等易于调控，利用石英玻璃内等离子体光栅的特性，可以极大地提高石英玻璃微流体芯片的制造速度、改善微通道壁面的粗糙度质量，尤其便于加工三维立体结构的微流体芯片，为微通道芯片制造提供新的制备方法，尤其在超快光学技术加工微流控芯片具有独特的优势。

实现本发明目的的具体技术方案是：一种飞秒等离子体光栅制造微流控芯片方法，其特点是采用两束或多束飞秒脉冲激光以一定的夹角汇聚在石英玻璃内，且时域上脉冲达到同步时并发生干涉，形成多条在空间上等间距排列的光丝，通过调节聚焦透镜的焦距和激光能量，控制等离子体在石英玻璃内快速扫描并烧蚀出微通道形状，其烧蚀部分经氢氟酸浸泡形成微流体芯片的微通道结构。

一种飞秒等离子体光栅制造微流控芯片装置，其特点是该微流体芯片装置由等离子体光栅光路、微通道加工平台和氢氟酸超声池组成，所述等离子体光栅由两束或多束飞秒脉冲激光经过汇聚透镜后在石英玻璃内汇聚并同步，光电场之间发生干涉且形成等离子体光栅；所述微通道加工平台由三维电控位移平台带动石英玻璃移动，使等离子体光栅的路径烧蚀出微通道形状，其加工过程由CCD相机检测光路监视和检测等离子体光栅的形状；所述氢氟酸超声池是将刻蚀后的石英玻璃放入盛有氢氟酸稀释溶液的超声池中，浸泡腐蚀掉石英玻璃内激光烧蚀部分，形成微通道。

所述等离子体光栅光路从飞秒脉冲激光器中输出的飞秒脉冲激光经分光器件被分成两束或多束功率相近的激光，分束后的激光束各自经过时域延迟控制器后经过汇聚透镜，共同汇聚在石英玻璃内，各光束的焦点重合，且入射激光束之间有一定的夹角。当各个激光束之间的时域达到同步时，在石英玻璃内发生干涉，形成等离子体光栅。在汇聚透镜及其焦点之间各放置一个光阑，用于约束光束的直径。

所述微通道加工平台在光轴的横截面的两个正交方向上，搭建用于观察焦点处等离子体光栅形状的成像装置，同时监测激光加工微通道的过程。在光轴的横截面上，放置第一凸透镜，第一凸透镜的焦点位置与等离子体光栅的位置重合。此时，等离子体光栅的像经过第一凸透镜后被放大，然后再经放置在第一凸透镜后面的第二凸透镜汇聚组合成望远镜系统。第二凸透镜的焦点处放置第一CCD相机，第一CCD相机的数据线连接到计算机。同样，在该成像系统的正交方向上，按同样的方式放置第三凸透镜、第四凸透镜和第二CCD相机，第二CCD相机的数据线连接到计算机，如此便可在计算机上实时观察等离子体光栅的形状以及加工过程。然后将石英玻璃放置在汇聚透镜的焦点处，利用成像装置实时观察石英玻璃内等离子体光栅的形状。石英玻璃固定在三维电控位移平台上，根据微通道的结构设计，调整等离子体光栅中光丝的长度和光丝的数量，协同控制三维位移平台，在石英玻璃内烧蚀出微通道的形状，并在石英玻璃内的微通道与石英玻璃表面之间烧蚀出若干道直线。

所述氢氟酸超声池将氢氟酸溶液从石英玻璃表面渗入经飞秒激光烧蚀的区域，氢氟酸溶液腐蚀的速率远大于未烧蚀的区域。激光烧蚀的石英玻璃在盛有氢氟酸稀释溶液的超声池中，一段时间后激光烧蚀区域被腐蚀掉，即可获得微通道芯片。

所述飞秒脉冲激光器中含有脉冲时域整形模块，通过设置时域脉冲整形参数，可以使飞秒脉冲激光器最终输出高斯分布脉冲激光、矩形分布脉冲激光、半圆形分布脉冲激光、三角分布脉冲激光或升余弦分布脉冲激光，利用不同时域分布的脉冲激光可产生不同空间分布的等离子体光丝。所述分光器件可以是一块或者多块平面分束镜，可以是半波长波片与偏振分束镜的组合，还可以是微阵列反射镜。

所述等离子体光栅由两束飞秒脉冲激光在石英玻璃内干涉，并在石英玻璃内形成的一系列等间隔的光丝；所述干涉可以是两束飞秒脉冲激光在石英玻璃内干涉，也可以是多束飞秒脉冲激光在石英玻璃内干涉；所述多束飞秒脉冲激光干涉，可以是三束激光，也可以是三束激光以上。所述三束激光之间的相互作用情况是：三束激光在同一平面内，其中两束飞秒脉冲激光的中心波长相同，时域同步后经过汇聚透镜，以一定夹角在焦点处重合，发生干涉，形成等离子体光栅，当第三束飞秒脉冲激光的中心波长与另外两束不同时，第三束激光经过汇聚透镜后在焦点处与等离子体光栅重合，与另外两束激光时域同步后以等离子体光栅的布拉格角度或其它角度入射；或当第三束飞秒脉冲激光的中心波长与另外两束相同时，第三束激光经过汇聚透镜后在焦点处与等离子体光栅重合，与另外两束激光时域同步后以等离子体光栅的接近正交角度入射。所述第三束激光是从分光器件中分离出来，其中心波长为基频激光、二次谐波或高次谐波。所述第三束激光与等离子体光栅的重叠处会产生比较强的等离子体点，较强的等离子体点可以引起局部的微爆炸，有利于微通道的加工，起到控制石英玻璃内局域加工、定位加工的优势。此外，当形成的等离子体光栅周期是亚微米量级时，结合第三束激光与等离子体光栅其中的单束或少个光丝相互作用，在纳米量级的空间中产生局部的强等离子体，可以用于纳米级的微通道加工。所述第三束激光为增强等离子体光栅中的等离子体密度，引起等离子体光栅内局部光丝的分裂，用于加工级联的多通道。当形成等离子光丝中的克尔自聚焦效应、等离子体自散焦以及光电场干涉三个效应之间达到平衡时，等离子体光栅中的光丝不会发生分裂。适当的调整产生等离子体光栅的两束激光的功率，使其产生的光丝中等离子体密度略低于引起光丝分裂的强度。此时，第三束激光与等离子体光栅中的未分裂光丝相互作用时，由于局部的等离子体密度增强，使单根光丝的维持条件被破坏，自然地从等离子体密度强的地方分裂成两束光丝，如此可以从单根光丝的微通道处加工出一个级联的两路微通道出来。所述第三束激光与等离子体光栅中的多个光丝相互作用，调节激光的功率，增大光丝的分裂角度，随着分裂光丝的传播，然后与相邻的光丝合并。利用该技术加工微通道，可以实现相邻微通道之间的连接设计，为高精细度、集成度的微通道加工提供可控的光学加工技术。

所述汇聚透镜为圆透镜、平凸柱透镜、微透镜阵列或锥透镜，所述圆透镜在石英玻璃内形成圆柱形的等离子体光栅；所述汇平凸柱透镜在石英玻璃内形成平行于光轴的平面等离子体光栅；所述微透镜阵列利用多束飞秒脉冲激光在石英玻璃内干涉，可以形成三维等离子体光栅；所述锥透镜制造微流控芯片时可根据微通道的设计而选择合适的汇聚透镜。

所述时域延迟控制器由两块平面反射镜和位移平台组成，用于控制反射光束和透射光束之间的光程差。所述CCD相机用于观察等离子体光栅中光丝的长度、光丝之间的间隔和光丝的数目，还可用于监测飞秒激光加工的过程。所述等离子体光栅中光丝的长度，可以根据光功率、聚焦透镜的焦距来任意调控，范围在微米到厘米之间。所述等离子体光栅中光丝的间距，可以通过改变飞秒脉冲激光的波长、干涉激光之间的夹角来控制，范围在百纳米到微米之间。所述光阑为长方形、圆形或其它形状的光阑，用于约束通过光斑的尺寸，最后间接地控制等离子体光栅中光丝的数量和分布。所述微通道结构可以是设计在石英玻璃的表面，也可以是设计在石英玻璃的内部，也可以是三维立体分布的。所述氢氟酸稀释溶液，用于腐蚀石英玻璃上激光烧蚀的路径，获得微通道。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1）传统飞秒激光加工时，受显微物镜汇聚的影响，其光斑的瑞利长度只有几个微米，沿光轴方向的烧蚀深度也只有几个微米。而等离子体光栅的光丝长度可以达几个厘米，且长度可以根据光功率、聚焦透镜的焦距来任意调控，增加了沿光轴方向的烧蚀长度，可以大大减少石英玻璃内微通道的制作时间。

2）可以在高激光功率下加工。传统光学加工方式，由于非线性自聚焦效应和自散焦效应，当激光功率高时，沿着光轴在石英玻璃内会出现多个不连续的焦点，这对微流控芯片的精准加工是有害的。而该发明中，高的激光的功率不会出现多个不连续的焦点，激光能量主要约束在光丝中传播，并且当提供的激光功率更高时，就可以增加制作过程中电控位移平台的移动速度，进一步减少石英玻璃内微通道的制作时间。

3）等离子体光栅中的多个光丝协同加工，比单一光束加工速度更快。例如在石英玻璃内形成由N条等离子体光丝组成的等离子体光栅，各光丝之间间隔均匀，距离为D（D的范围在百纳米到百微米之间），此时电机只需要沿着平行于光栅的方向移动距离D，就可以完成长度NxD的单次烧蚀，其效率是单一光束扫描的N倍。

4）可高效率加工微通道阵列。等离子体光栅由N根等间隔为d的光丝组成，各光丝处在同一平面内，仅需按一个微通道的设计规格控制石英玻璃的移动，就可以在石英玻璃内烧蚀出N个微通道，组成微通道阵列。

5）适合加工三维微通道结构。传统飞秒激光加工采用显微物镜聚焦的方式，在石英玻璃内加工时受焦距的影响，存在焦深短的限制。采用柱透镜焦距大于显微物镜，一方面可以在石英玻璃内更深处加工，另一方面，两束光干涉对光丝的形成有约束作用，随着焦深的改变，不会出现杂乱的多丝现象，依然保持着等离子体光栅的形状，而且，通过色散预管理，可以抵消飞秒激光在石英玻璃内色散的走离，从而消除石英玻璃厚度对光丝长度的影响。因此，等离子体光栅可用于加工石英玻璃内不同深度处的微通道，适合三维微通道结构的制造。

6）等离子体光栅的能量密度高于单根光丝，只需低的光功率就可以在石英玻璃的表面或内部形成烧蚀效果。等离子体光栅由两束光相干叠加而成，其相干合成处的电场强度是单一光束的4倍。

7）三束激光相互作用，可促进等离子体光栅的加工效果和控制局域加工。两束中心波长相同的飞秒脉冲激光经汇聚透镜，在焦点处干涉，发生多光子电离形成等离子体光栅。与这两束激光处于同一平面内的第三束飞秒脉冲激光在时域同步的情况下，也经过汇聚透镜，在焦点处与等离子体光栅以一定的夹角耦合进等离子体通道中，且不发生干涉。第三束飞秒脉冲激光也在焦点处形成光丝，且光丝内的激光电场强度达到10¹³ W/cm²以上，如此强的激光电场会驱动等离子体光栅通道中的自由电子获得更大的电子动能，形成热电子。当等离子体光栅在空气中形成时，获得激光电场加速的热电子会轰击等离子体通道中的处于里德堡态的氮气分子，引起碰撞电离，极大地增加等离子体通道内的电子浓度，高温高压的等离子体更易于加工石英玻璃的表面；当等离子体光栅在石英玻璃内形成时，等离子体通道内获得动能的电子会轰击Si-O键，促进共价键的断裂，且更高电子密度的等离子体形成的冲击波更强，可挤压光丝周围的材料，变得更致密，有利于氢氟酸的腐蚀，促进等离子体光栅的加工效果。此外，通过合理的调节等离子体光栅的功率和第三束激光的功率，在三束激光的重叠处会产生比较强的等离子体点，较强的等离子体点可以引起局部的微爆炸，有利于微通道的加工，起到控制石英玻璃内局域加工的优势。

8）三束激光相互作用，可控制等离子体光栅中局部光丝的分裂与合束，用光学可控的方式实现级联的多通道和连接相邻微通道的加工。所述的第三束激光，作用是增强等离子体光栅中的等离子体密度，引起等离子体光栅内局部光丝的分裂，用于加工级联的多通道。当形成等离子光丝中的克尔自聚焦效应、等离子体自散焦以及光电场干涉三个效应之间达到平衡时，等离子体光栅中的光丝不会发生分裂。适当的调整产生等离子体光栅的两束激光的功率，使其产生的光丝中等离子体密度略低于引起光丝分裂的强度，此时第三束激光与等离子体光栅中的未分裂光丝相互作用时，由于局部的等离子体密度增强，使单根光丝的维持条件被破坏，自然地从等离子体密度强的地方分裂成两束光丝，如此可以从单根光丝的微通道处加工出一个级联的两路微通道出来。所述的第三束激光，与等离子体光栅中的多个光丝相互作用，调节激光的功率，增大光丝的分裂角度，随着分裂光丝的传播，然后与相邻的光丝合并。利用该技术加工微通道，可以实现相邻微通道之间的连接设计，为高精细度、集成度的微通道加工提供可控的光学加工技术。

9）等离子体光栅的加工精度高。等离子体光栅中光丝的直径约1微米，烧蚀直径小。传统飞秒激光加工，其光束的瑞利长度只有几个微米，相比较而言，等离子体光栅中光丝的瑞利长度更长，形成的烧蚀结构，其纵横比高可以达到2～3个数量级，远高于传统飞秒激光加工方式，利用该特性加工石英玻璃内微通道之间的导管，效率极高。

10）将等离子体光栅用于待加工样品表面的微通道烧蚀加工时，烧蚀后的表面平整度比单一光束烧蚀的表面平整度更好、纹路更规则，用氢氟酸洗后壁面更光滑。利用飞秒激光烧蚀时，激光的烧蚀过程中会溅射出许多微小的颗粒，附在激光加工路径的周围。微小颗粒使样品表面变得粗糙，当激光经过有颗粒的表面时，颗粒会散射激光的一部分能量，降低加工效率。相比于单束激光加工的情况下，两束光干涉时，电场强度是单束光的4倍，产生的溅射颗粒尺寸更小，而且溅射的小颗粒在光电场的约束下，在样品的表面分布更均匀、规则。因此利用等离子体光栅加工，有利于提高加工效率，改善加工时样品表面的质量。

附图说明

图1为等离子体光栅制造微流控芯片装置结构示意图；

图2为等离子体光栅光路与微通道加工平台结构示意图；

图3为成像系统结构示意图；

图4为CCD相机拍摄的等离子体光栅示意图；

图5为局部光丝的分裂与合并示意图。

具体实施方式

参阅附图1，本发明由等离子体光栅光路100与微通道加工平台200和氢氟酸超声池300组成，所述等离子体光栅光路100包括：飞秒脉冲激光器101、反30%透70%的平面分束镜102、一比一平面分束镜123、第一反射光束103、第二反射光束122、透射光束104、第一～第十二平面反射镜（105、106、107、108、109、110、111、124、117、118、119、120）、第一位移平台112、第二位移平台121、第一平凸柱透镜113、第二平凸柱透镜115、第一长方形光阑114、第二长方形光阑116和平凸圆透镜121；所述微通道加工平台包括：石英玻璃201、三维电控位移平台208、第一凸透镜202、第二凸透镜203、第三凸透镜205、第四凸透镜206、第一CCD相机204和第二CCD相机207。

以下通过飞秒等离子体光栅制造微流控芯片的具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

参阅附图2，所述等离子体光栅光路100中的飞秒脉冲激光器101输出的飞秒脉冲激光经过反30%透70%的平面分束镜102和分光比为一比一平面分束镜102后，被分成30%功率的第一反射光束103、35%功率的第二反射光束122和35%功率的透射光束104。第一时域延迟控制器由第四平面反射镜108、第五平面反射镜109和位移平台112组成，第二时域延迟控制器由第九平面反射镜117、第十平面反射镜118和位移平台121组成。第一反射光束103经过第一时域延迟控制器后经第六平面反射镜110和第七平面反射镜111改变光学路径，经第一平凸柱透镜113和第一长方形光阑114后，汇聚在石英玻璃201内。透射光束104经第一平面反射镜105、第二平面反射镜106和第三平面反射镜107改变光学路径后，经过第二平凸柱透镜115和第二长方形光阑116后汇聚，在石英玻璃201内两光束焦点处重合。改变位移平台112的位置，使第一反射光束103和透射光束104之间的时域间隔为零，然后两束脉冲在石英玻璃201内汇聚处将达到同步干涉的效果。

所述第二反射光束122经过平面反射镜124后入射到第二时域延迟控制器，然后经第十一平面反射镜119、第十二平面反射镜120改变光传播路径，被平凸圆透镜121汇聚，入射到石英玻璃201内，形成等离子体光丝。该等离子体光丝与等离子体光栅正交，并且重叠在同一个平面内。移动第二位移平台121，使第二反射光束122与第一反射光束103时域达到同步。第二反射光束122形成的等离子体光丝，与第一反射光束103和透射光束104干涉形成的等离子体光栅相互作用，可以加速等离子体光栅通道内的电子，增强等离子体光栅的电子密度，形成更高温高密度的等离子体光栅。

所述第一反射光束103和透射光束104之间的夹角为

，当两束激光的时域达到同 步时，根据干涉原理，形成的干涉条纹的周期常数满足公式D

。当两光束 达到同步，且激光功率密度达到电离阈值以上时，可以在石英玻璃201内形成等离子体光 栅。

参阅附图3，所述成像装置搭建在光轴的横截面的两个正交方向上，光轴方向垂直于页面，即页面的水平和竖直方向上，用于观察焦点处等离子体光栅的形状，同时监测激光加工微通道的过程。在竖直方向上，放置第一凸透镜202与第二凸透镜203组合的成望远镜系统，第一凸透镜202，第一凸透镜202的焦点位置与等离子体光栅的位置重合。此时，等离子体光栅的像经过第一凸透镜202后被放大，然后经第一凸透镜202后面的第二凸透镜203汇聚。在第二凸透镜203的焦点处放置第一CCD相机204。所述第一CCD相机204由数据线连接计算机。在页面的水平方向上，按同样的方式放置第三凸透镜205、第四凸透镜206以及连接计算机的第二CCD相机207，如此便可在计算机上实时观察等离子体光栅的形状以及加工过程。然后将石英玻璃201放置在第一平凸柱透镜113和第二平凸柱透镜115的焦点处，利用成像装置可以实时观察石英玻璃内等离子体光栅的形状。石英玻璃201固定在三维电控位移平台208上，根据微通道的结构设计，调整等离子体光栅中光丝的长度和光丝的数量，协同控制三维电控位移平台208，在石英玻璃201内烧蚀出微通道的形状，并且在石英玻璃201内的微通道与石英玻璃表面之间烧蚀出若干道直线。将激光烧蚀的石英玻璃201放置在氢氟酸超声池300中，采用超声将氢氟酸溶液渗入石英玻璃201内腐蚀飞秒激光烧蚀的路径，由于氢氟酸溶液腐蚀的速率远大于未烧蚀的区域，激光烧蚀区域被氢氟酸超声腐腐蚀掉，即可获得石英玻璃材质的微通道芯片。

参阅附图4，上述制备的等离子体光栅中光栅之间的间隔D约为2.3微米，光丝的直径约为1.1微米。所述第一长方形光阑114和第二长方形光阑116用于约束光束的直径，可以改变等离子体光栅中光丝的数量。

参阅附图5，上述制备的等离子体光栅随着光功率的增加，当等离子体密度高时，局部光丝分裂成两路光丝，然后随着分裂光丝的传播，相邻光丝之间发生合并，利用该特性，可以采用光控的方式在加工的过程中操控相邻微通道之间的连接。

以上各实施例只是对本发明做进一步说明，并非用以限制本发明专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本发明专利的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种飞秒等离子体光栅制造微流控芯片方法，其特征在于采用飞秒脉冲激光经分束为第一反射光束、第二反射光束和透射光以一定的夹角汇聚在石英玻璃内，且时域上脉冲达到同步时并发生干涉，形成多条在空间上等间距排列的光丝，通过调节聚焦透镜的焦距和激光能量，控制等离子体光栅在石英玻璃内扫描并烧蚀出微通道形状，其烧蚀部分经氢氟酸浸泡形成微通道结构，获得石英玻璃材质的微流控芯片，所述飞秒脉冲激光经过反30%透70%的平面分束镜和分光比为一比一平面分束镜后分为第一反射光束、第二反射光束和透射光束；所述第一反射光束通过第一时域延迟控制器后经第六平面反射镜、第七平面反射镜、第一平凸柱透镜和第一长方形光阑汇聚在石英玻璃内；所述透射光束经第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、第二平凸柱透镜和第二长方形光阑汇聚在石英玻璃内达到同步干涉，两光束在焦点处重合且第一反射光束和透射光束之间的时域间隔为零，在石英玻璃内干涉形成等离子体光栅；所述第二反射光束通过第八平面反射镜后入射到第二时域延迟控制器，然后经第十一平面反射镜、第十二平面反射镜改变光传播路径，被平凸圆透镜汇聚后入射到石英玻璃内形成等离子体光丝；所述等离子体光丝与等离子体光栅正交且在同一个平面内，并且时域同步，等离子体光丝与等离子体光栅之间的重叠区域发生相互作用。

2.一种用于实施权利要求1所述的飞秒等离子体光栅制造微流控芯片方法的飞秒等离子体光栅制造微流控芯片装置，其特征在于该飞秒等离子体光栅制造微流体芯片装置由等离子体光栅光路与微通道加工平台和氢氟酸超声池组成，所述等离子体光栅光路包括：飞秒脉冲激光器、分光器件、第一时域延迟控制器、第二时域延迟控制器、第一反射光束、第二反射光束、透射光束、第一平凸柱透镜、第二平凸柱透镜、第一光阑、第二光阑、平凸圆透镜和若干平面反射镜；所述微通道加工平台包括：石英玻璃、三维电控位移平台、第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜、第四凸透镜、第一CCD相机和第二CCD相机；所述第一时域延迟控制器由第四、第五平面反射镜和第一位移平台组成；所述第二时域延迟控制器由第九、十平面反射镜和第二位移平台组成；所述分光器件为多块平面分束镜；所述光阑为长方形；所述第一CCD相机与第一凸透镜、第二凸透镜和第二CCD相机与第三凸透镜、第四凸透镜组成监测激光加工微通道过程的成像装置，所述第一凸透镜与第二凸透镜组成的望远镜系统和第三凸透镜与第四凸透镜组成的望远镜系统分别设置在光轴的横截面的两个正交方向上；所述第一CCD相机设置在第二凸透镜的焦点处；所述第二CCD相机设置在第四凸透镜的焦点处。

3.根据权利要求2所述飞秒等离子体光栅制造微流控芯片装置，其特征在于所述石英玻璃设置在三维电控位移平台上，调整等离子体光栅中光丝的长度及数量，协同控制三维电控位移平台，在石英玻璃内烧蚀出设计的微通道的结构，利用成像装置实时观察石英玻璃内等离子体光栅的形状。

4.根据权利要求2所述飞秒等离子体光栅制造微流控芯片装置，其特征在于所述氢氟酸超声池采用超声将氢氟酸溶液渗入石英玻璃，腐蚀其激光烧蚀的路径，形成微通道结构，获得石英玻璃材质的微流控芯片，所述微通道结构为设计在石英玻璃表面或内部的三维立体分布。

Images