CN112666804B - 基于干涉点阵和dmd的边缘光抑制阵列并行直写装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置，该装置主要包含两路光：一路光通过偏振分束器产生偏振方向两两相同的四光束，四光束在物镜焦平面重叠，进行振幅和强度叠加后产生干涉点阵，点阵暗斑用作抑制涡旋光阵列；另一路光通过数字微镜器件DMD产生激发光点阵，并投影到物镜焦平面上和抑制涡旋光阵列重合，在大视场中可得到万束量级以上边缘光抑制阵列，可用于高通量超分辨的双光子直写。
Description
技术领域
本发明属于微纳光学技术及光学元件加工制造领域，尤其涉及一种基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置。
背景技术
双光子直写技术不仅可以突破衍射极限的限制，还可以实现真正的三维加工，而通过激发光和抑制涡旋光重叠产生具有PPI特征的双光子直写体元进行加工，可进一步提高分辨率。
抑制光主要通过涡旋相位板、空间光调制器SLM、数字微镜器件DMD等来产生涡旋光束，但目前已报道的文献中实现的涡旋光数量十分有限，从而使得产生具有PPI特征的双光子直写体元数量单一，使得通量无法得到明显的提升。文献(Optics Letters,2020,45(10):2712-2715)通过四光束干涉产生抑制光点阵，点阵暗斑作为涡旋光点阵，与扩束后的实心激发光重合得到了1225束并行STED光束，同时实现了35nm的空间分辨率；但该方案用于超分辨显微成像，且由于方案中激发光直接扩束后与涡旋点阵重合，使得激发光点阵各光点强度不十分均一，也无法对激发光点阵中各单元光斑进行独立开关控制，使得STED光束点阵分布结构单一，且激发光点阵各光点形状和尺寸取决于干涉点阵暗斑的形貌和大小，因此涡旋光形状并不是完美的“甜甜圈”型，使得激发光点阵各光点的形状并不理想，也限制了分辨率的进一步提升；此外由于方案中视场较小等原因使得实现的STED光束数量还十分有限，并行数还有待进一步大幅度提升。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置。本发明利用四光束干涉产生的抑制光点阵暗斑作为涡旋光阵列，并结合DMD数字掩模形成激发光点阵，通过涡旋光阵列和激发光点阵的精确重合，在大视场中得到万束量级以上具有PPI特征的双光子刻写点，实现高分辨的同时将加工通量大幅度提升。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置，包括抑制光光源1，声光调制器2，第一半波片3，第一偏振分束棱镜4，第二半波片5，第二偏振分束棱镜6，1/4波片7，第一反射镜8，第一电光调制器9，第二反射镜10，第三反射镜11，第一二向色镜12，第四反射镜13，第五反射镜14，第三半波片15，第三偏振分束棱镜16，第六反射镜17，第七反射镜18，第八反射镜19，第四半波片20，第九反射镜21，第二电光调制器22，第十反射镜23，第四偏振分束棱镜24，第二二向色镜25，激发光光源26，第五半波片27，第五偏振分束棱镜28，扩束器29，光束匀化器30，第十一反射镜31，数字微镜器件32，第三二向色镜33，套筒透镜34，第十二反射镜35，物镜36，精密位移台37，凸透镜38和CCD39。
抑制光光源1首先通过声光调制器2进行开关控制，随后入射到由第一半波片3和第一偏振分束棱镜4组成的第一偏振分束器分为初始P偏振光束和初始S偏振光束，初始S偏振光束经过由第二半波片5和第二偏振分束棱镜6组成的第二偏振分束器分为第一P偏振光束和第二S偏振光束，第一P偏振光束通过往返由1/4波片7和第一反射镜8组成的第一光路变为第一S偏振光束，并从第二偏振分束棱镜6透射到第一二向色镜12上；第二S偏振光束从第二偏振分束棱镜6透射后经过第一电光调制器9进行相位调制，再依次经过第二反射镜10、第三反射镜11，并通过第一二向色镜12与第一S偏振光束进行合束；初始P偏振光束经过由第三半波片15和第三偏振分束棱镜16组成的第三偏振分束器再次分为第三P偏振光束和第四S偏振光束，第三P偏振光束依次经过第六反射镜17、第七反射镜18和第八反射镜19，随后入射到第四偏振分束棱镜24上；第四S偏振光束依次经过第四半波片20、第九反射镜21、第二电光调制器22和第十反射镜23，其中，第四半波片20用于将第四S偏振光束变为第四P偏振光束，第二电光调制器22用于对第四P偏振光束进行相位调制，随后第四P偏振光束入射到第四偏振分束棱镜24上与第三P偏振光束进行合束；第一S偏振光束和第二S偏振光束以及第三P偏振光束和第四P偏振光束最终都经过第四偏振分束棱镜24进行合束，合束后的四光束从第二二向色镜25透射后与激发光进行合束。
激发光光源26首先经过第五半波片27和第五偏振分束棱镜28进行功率控制，再通过扩束器29和光束匀化器30分别进行扩束和匀顶，出射的激发光再经第十一反射镜31调节到数字微镜器件32的入射角，随后数字微镜器件32对光场进行振幅调制产生激发光阵列，该阵列再经第三二向色镜33反射并入射到第二二向色镜25中与四束抑制光进行合束，合束后的激发光阵列和四束抑制光依次通过套筒透镜34、第十二反射镜35和物镜36，并最终成像在精密位移台37上的物镜36焦平面内，四束抑制光在该平面内发生光斑重叠并进行干涉，产生的干涉点阵暗斑用作抑制涡旋光阵列，激发光点阵与该涡旋光阵列精密重合形成边缘光抑制阵列，从而进行高通量超分辨的并行直写加工。
进一步地，所述的四束抑制光通过旋转第一半波片3、第二半波片5和第三半波片15实现等能量；调节抑制光路中反射镜的位置和姿态，使四光束通过套筒透镜34后平行输出且具有等光程，四光束在套筒透镜34输出横截面上的四个落点具有正方形分布，且同偏振方向的光束落点分布在正方形对角线上；套筒透镜34和物镜36组成4F系统，四光束最终以相等干涉角θ在物镜36焦平面上重叠产生干涉点阵。
进一步地，所述的干涉点阵由第一S偏振光束和第二S偏振光束、第三P偏振光束和第四P偏振光束在物镜36焦平面上分别通过振幅两两叠加后再进行强度叠加产生；物镜36焦平面上干涉点阵间距可通过Tx＝Ty＝λ/(2n sinθ)计算得到，其中λ为干涉光束的波长，n为介质的折射率，θ为四光束在物镜36焦平面的干涉角，其值可通过物镜36入瞳面处四光束相对于光轴的横向距离进行调节。
进一步地，所述的第一电光调制器9和第二电光调制器22可分别对第二S偏振光束和第四P偏振光束进行相位调制，实现第二S偏振光束相对于第一S偏振光束以及第四P偏振光束相对于第三P偏振光束的相位延迟，从而控制干涉点阵整体位置在物镜36焦平面上的小范围移动，以使其暗斑更精准地与激发光点阵重合。
进一步地，所述的数字微镜器件32用于产生激发光点阵，选择合适的数字微镜器件32像素间距，以及合适的数字微镜器件32开关微镜状态分布，从而得到合适的激发光点阵间距和单元激发光斑尺寸，以匹配干涉点阵暗斑阵列，实现干涉点阵暗斑和激发点阵的精密重合。
进一步地，所述的套筒透镜34和物镜36组成4F系统，使数字微镜器件32上的光场最终成像到物镜焦平面上。
进一步地，所述的第一电光调制器9、第二电光调制器22和数字微镜器件32通过电同步装置实现同步，第一电光调制器9和第二电光调制器22控制抑制光点阵在物镜36焦平面内小范围扫描时，数字微镜器件32同步刷新激发光点阵分布，以实现投影光场和加工结构的同步变化，以及加工位置的小范围扫描，结合精密位移台37的控制还可实现大面积二维结构和三维复杂结构的加工；此外，对声光调制器2和数字微镜器件32进行同步还可实现抑制光和激发光的同步开关。
进一步地，所述的边缘光抑制阵列由激发光点阵和抑制涡旋光阵列精密重合而成，在大视场中实现万束量级以上边缘光抑制阵列数可将加工通量大幅度提升；单个边缘光抑制刻写点由一个激发光光斑和一个涡旋光光斑重合而成，涡旋光抑制了激发光外围引起的聚合反应，因此可得到比传统双光子直写更高的分辨率。
进一步地，刻写过程产生的荧光依次通过物镜36、第十二反射镜35、套筒透镜34、第二二向色镜25、第三二向色镜33和凸透镜38，并最终成像到CCD39上；其中，第三二向色镜33用于实现荧光和激发光的分离。
本发明的有益效果是：本发明利用四光束干涉产生点阵暗斑作为抑制涡旋光，同时DMD产生激发光点阵与该涡旋光点阵精确重合，形成具有PPI特征的双光子刻写点，加工过程中可在保证高分辨率的同时大幅度提升加工通量，通过EOM和DMD的电同步，还可在PPI阵列高速扫描时同步刷新激发光点阵结构，从而实现加工位置的小范围无机械扫描，以及加工结构的同步变化，结合精密位移台的移动可进行超分辨高通量的复杂三维结构加工。
附图说明
图1为本发明基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置结构示意图；
图2为本发明通过控制DMD各微镜开关状态产生激发光点阵的原理示意图；
图3为本发明通过四光束干涉产生抑制涡旋光阵列的原理示意图；
图4为本发明可匹配涡旋光阵列的激发光点阵分布示意图；
图5为本发明通过EOM控制干涉点阵在物镜焦平面上小范围整体扫描的示意图；
图6为本发明通过EOM和DMD电同步实现PPI阵列小范围扫描及激发光点阵结构同步刷新的示意图；
图7为本发明对“箭头型”微结构进行高通量超分辨并行直写的示意图；
图中，1-抑制光光源，2-声光调制器，3-第一半波片，4-第一偏振分束棱镜，5-第二半波片，6-第二偏振分束棱镜，7-1/4波片，8-第一反射镜，9-第一电光调制器，10-第二反射镜，11-第三反射镜，12-第一二向色镜，13-第四反射镜，14-第五反射镜，15-第三半波片，16-第三偏振分束棱镜，17-第六反射镜，18-第七反射镜，19-第八反射镜，20-第四半波片，21-第九反射镜，22-第二电光调制器，23-第十反射镜，24-第四偏振分束棱镜，25-第二二向色镜，26-激发光光源，27-第五半波片，28-第五偏振分束棱镜，29-扩束器，30-光束匀化器，31-第十一反射镜，32-数字微镜器件，33-第三二向色镜，34-套筒透镜，35-第十二反射镜，36-物镜，37-精密位移台，38-凸透镜，39-CCD。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定于本发明。
本发明一种基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制(Peripheral Photoinhibition，PPI)阵列并行直写装置，如图1所示，该装置包括：抑制光光源1，声光调制器(AOM)2，第一半波片3，第一偏振分束棱镜(PBS)4，第二半波片5，第二偏振分束棱镜6，1/4波片7，第一反射镜8，第一电光调制器(EOM)9，第二反射镜10，第三反射镜11，第一二向色镜12，第四反射镜13，第五反射镜14，第三半波片15，第三偏振分束棱镜16，第六反射镜17，第七反射镜18，第八反射镜19，第四半波片20，第九反射镜21，第二电光调制器22，第十反射镜23，第四偏振分束棱镜24，第二二向色镜25，激发光光源26，第五半波片27，第五偏振分束棱镜28，扩束器29，光束匀化器30，第十一反射镜31，数字微镜器件32，第三二向色镜33，套筒透镜34，第十二反射镜35，物镜36，精密位移台37，凸透镜38，CCD39。
采用图1所示装置进行基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写，具体如下：
本发明一种基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置，主要包含抑制光和激发光两路光；抑制光路通过四光束干涉产生抑制涡旋光阵列，激发光路基于DMD产生激发光点阵；两路光最终合束并成像在物镜焦平面上形成PPI阵列进行刻写，荧光通过光学系统成像到CCD上。
抑制光路系统中，抑制光光源1发出连续光，首先通过声光调制器2进行开关控制，随后入射到第一偏振分束器进行分束，得到两束偏振互相垂直的光束P1光和S1光，第一偏振分束器由第一半波片3和第一偏振分束棱镜4依次组成，旋转第一半波片3使两束光能量相等；S1光经过第二偏振分束器再次分为第一P偏振光束和第二S偏振光束，第二偏振分束器由第二半波片5和第二偏振分束棱镜6依次组成，旋转第二半波片5使两束光能量相等；第一P偏振光束从第二偏振分束棱镜6反射后，再通过往返第一光路(1/4波片7和第一反射镜8)变为第一S偏振光束，并从第二偏振分束棱镜6透射入射到第一二向色镜12上发生反射；第二S偏振光束从第二偏振分束棱镜6透射后经过第一电光调制器9进行相位调制，实现第二S偏振光束相对于第一S偏振光束的相位延迟，调制后的第二S偏振光束再依次经过第二反射镜10、第三反射镜11，并通过第一二向色镜12发生透射与第一S偏振光束进行合束；P1光经过第三偏振分束器再次分为第三P偏振光束和第四S偏振光束，第三偏振分束器由第三半波片15和第三偏振分束棱镜16依次组成，旋转第三半波片15使两束光能量相等，第三P偏振光束依次经过第六反射镜17、第七反射镜18和第八反射镜19，随后入射到第四偏振分束棱镜24上发生反射；第四S偏振光束依次经过第四半波片20、第九反射镜21、第二电光调制器22和第十反射镜23；其中，第四半波片20用于将第四S偏振光束变为第四P偏振光束，第二电光调制器22用于对第四P偏振光束进行相位调制，实现第四P偏振光束相对于第三P偏振光束的相位延迟，随后第四P偏振光束入射到第四偏振分束棱镜24上发生反射，并与第三P偏振光束进行合束；第一二向色镜12出射的第一S偏振光束和第二S偏振光束经过第四反射镜13、第五反射镜14后，在第四偏振分束棱镜24发生透射；第一S偏振光束、第二S偏振光束、第三P偏振光束和第四P偏振光束最终都经过第四偏振分束棱镜24进行合束，合束后的四光束在第二二向色镜25上发生透射，随后依次经过套筒透镜34、第十二反射镜35和物镜36，最终汇聚到精密位移台37上的物镜36焦平面内。
调节抑制光路系统中反射镜的位置和姿态，包括第二反射镜10、第三反射镜11、第四反射镜13、第五反射镜14、第六反射镜17、第七反射镜18、第八反射镜19、第九反射镜21和第十反射镜23，使四光束通过套筒透镜34后平行输出且具有等光程，四光束在套筒透镜34输出横截面上的四个落点具有正方形分布，且同偏振方向的光束落点分布在正方形同一对角线上，套筒透镜34和物镜36组成4F系统，如图2所示，四光束最终以相等干涉角θ在物镜36焦平面上重叠产生干涉点阵，点阵暗斑用作抑制涡旋光阵列。
飞秒脉冲激发光光源26首先经过第五半波片27和第五偏振分束棱镜28进行功率控制，再用扩束器29将光斑扩束，随后通过光束匀化器30使光斑强度分布均匀，出射的激发光再经第十一反射镜31调节到数字微镜器件32的入射角，随后数字微镜器件32对光场进行振幅调制产生激发光阵列，该激发光阵列再经第三二向色镜33反射并入射到第二二向色镜25中发生反射，并与抑制光路系统的四光束进行合束，合束后的激发光阵列和四光束依次通过套筒透镜34、第十二反射镜35和物镜36，并最终成像在精密位移台37上的物镜36焦平面内。刻写过程产生的荧光依次通过物镜36、第十二反射镜35、套筒透镜34，在第二二向色镜25上发生发射后，在第三二向色镜33上发生透射，经过聚焦凸透镜38，最终成像到CCD39上；其中，第三二向色镜33用于实现荧光和激发光的分离。
抑制涡旋光阵列数实现说明：干涉点阵暗斑间距可根据如下公式进行计算：
Tx＝Ty＝λ/(2n sinθ)
其中，Tx为列间距，Ty为行间距；λ为干涉光束的波长，n为油介质的折射率，θ为四光束干涉角。本实施例中，λ＝800nm，n＝1.518，通过抑制光路系统中反射镜连续调节四光束在物镜入瞳面相对于光轴的横向距离使θ＝50.22°，则Tx和Ty为342.86nm。
由于数字微镜器件32产生的激发光点阵范围最多分布在以视场直径为对角线的正方形区域中，因此该正方形区域内的有效涡旋光阵列数可根据视场直径D、Tx和Ty计算得到：
本实施例中，大视场直径D＝200μm，得到有效涡旋光阵列数为412×412。
为得到可匹配干涉点阵暗斑阵列的激发光点阵，一方面需要选择合适的数字微镜器件32像素间距，以及合适的开关微镜状态分布，同时还须选择合适的套筒透镜34焦距和物镜36放大倍率，从而在物镜36焦平面上得到合适的激发光点阵间距和单元激发光斑尺寸，以匹配干涉点阵暗斑阵列，如图3所示。本实施例中，数字微镜器件32像素间距为10.8μm，套筒透镜34和物镜36组成的成像系统可实现63倍的物像关系，因此像素间距在物镜36焦平面上所对应的间距为d＝10.8μm/63＝171.43nm。由2d＝Tx可知，要实现可匹配干涉点阵暗斑阵列的激发光点阵，须使激发光点阵间隔2N个像素间距，N＝1,2,3...。
N取1时，数字微镜器件32上“开”微镜之间间隔的“关”微镜数为1，即激发光点阵间距为2d＝342.86nm。假定一个“开”微镜对应一个激发光光点，选择微镜数为1920×1080的数字微镜器件可以实现960×540的激发光点阵，有效激发光点阵数为540×540，足够匹配数量为412×412的涡旋光点阵，此时单元激发光光斑的边长在物镜焦平面上为d＝171.43nm。
假定四个“开”微镜对应一个单元激发光，N取2，激发光点阵间隔4个像素间距，即激发光点阵间距为4d＝685.72nm，数字微镜器件32上4个“开”微镜之间间隔2个“关”微镜数，此时每两个抑制涡旋光位置就有一个没有激发光，单元激发光斑的边长在物镜焦平面上为2d＝342.86nm，此种情况下，匹配涡旋光阵列的激发光点阵分布结构如图4所示。上述4个“开”微镜间隔2个“关”微镜数方案中，也可调节干涉角θ使干涉点阵暗斑间距为4d＝685.72nm，以匹配该方案下的激发光点阵分布，使涡旋光得到充分利用。
要实现激发光点阵与抑制涡旋光阵列的精准重合，除了要得到可匹配干涉点阵暗斑阵列的激发光点阵外，还需要通过第一电光调制器9和第二电光调制器22分别控制第二S偏振光束相对于第一S偏振光束以及第四P偏振光束相对于第三P偏振光束的相位延迟，实现干涉点阵的小范围整体移动，如图5所示，从而实现抑制涡旋光阵列和激发光点阵的精密重合形成PPI阵列。
对声光调制器2和数字微镜器件32进行电同步，可同步控制抑制光和激发光的开关。
如图6所示，对第一电光调制器9、第二电光调制器22和数字微镜器件32进行电同步，可让干涉点阵暗斑在物镜36焦平面上小范围扫描时，数字微镜器件32以32KHZ同步刷新激发光点阵结构，从而实现PPI刻写阵列的无机械小范围扫描和刻写结构的同步变化。如在加工图7所示的“箭头”结构时，随着PPI阵列的整体微移，同步刷新刻写阵列结构，最终实现复杂微结构的高通量超分辨加工；结合精密位移台37的精密微移还可实现大尺寸三维复杂结构的加工。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置，其特征在于，包括抑制光光源(1)，声光调制器(2)，第一半波片(3)，第一偏振分束棱镜(4)，第二半波片(5)，第二偏振分束棱镜(6)，1/4波片(7)，第一反射镜(8)，第一电光调制器(9)，第二反射镜(10)，第三反射镜(11)，第一二向色镜(12)，第四反射镜(13)，第五反射镜(14)，第三半波片(15)，第三偏振分束棱镜(16)，第六反射镜(17)，第七反射镜(18)，第八反射镜(19)，第四半波片(20)，第九反射镜(21)，第二电光调制器(22)，第十反射镜(23)，第四偏振分束棱镜(24)，第二二向色镜(25)，激发光光源(26)，第五半波片(27)，第五偏振分束棱镜(28)，扩束器(29)，光束匀化器(30)，第十一反射镜(31)，数字微镜器件(32)，第三二向色镜(33)，套筒透镜(34)，第十二反射镜(35)，物镜(36)，精密位移台(37)，凸透镜(38)和CCD(39)。
抑制光光源(1)首先通过声光调制器(2)进行开关控制，随后入射到由第一半波片(3)和第一偏振分束棱镜(4)组成的第一偏振分束器分为初始P偏振光束和初始S偏振光束，初始S偏振光束经过由第二半波片(5)和第二偏振分束棱镜(6)组成的第二偏振分束器分为第一P偏振光束和第二S偏振光束，第一P偏振光束通过往返由1/4波片(7)和第一反射镜(8)组成的第一光路变为第一S偏振光束，并从第二偏振分束棱镜(6)透射到第一二向色镜(12)上；第二S偏振光束从第二偏振分束棱镜(6)透射后经过第一电光调制器(9)进行相位调制，再依次经过第二反射镜(10)、第三反射镜(11)，并通过第一二向色镜(12)与第一S偏振光束进行合束；初始P偏振光束经过由第三半波片(15)和第三偏振分束棱镜(16)组成的第三偏振分束器再次分为第三P偏振光束和第四S偏振光束，第三P偏振光束依次经过第六反射镜(17)、第七反射镜(18)和第八反射镜(19)，随后入射到第四偏振分束棱镜(24)上；第四S偏振光束依次经过第四半波片(20)、第九反射镜(21)、第二电光调制器(22)和第十反射镜(23)，其中，第四半波片(20)用于将第四S偏振光束变为第四P偏振光束，第二电光调制器(22)用于对第四P偏振光束进行相位调制，随后第四P偏振光束入射到第四偏振分束棱镜(24)上与第三P偏振光束进行合束；第一S偏振光束和第二S偏振光束以及第三P偏振光束和第四P偏振光束最终都经过第四偏振分束棱镜(24)进行合束，合束后的四光束从第二二向色镜(25)透射后与激发光进行合束。
激发光光源(26)首先经过第五半波片(27)和第五偏振分束棱镜(28)进行功率控制，再通过扩束器(29)和光束匀化器(30)分别进行扩束和匀顶，出射的激发光再经第十一反射镜(31)调节到数字微镜器件(32)的入射角，随后数字微镜器件(32)对光场进行振幅调制产生激发光阵列，该阵列再经第三二向色镜(33)反射并入射到第二二向色镜(25)中与四束抑制光进行合束，合束后的激发光阵列和四束抑制光依次通过套筒透镜(34)、第十二反射镜(35)和物镜(36)，并最终成像在精密位移台(37)上的物镜(36)焦平面内，四束抑制光在该平面内发生光斑重叠并进行干涉，产生的干涉点阵暗斑用作抑制涡旋光阵列，激发光点阵与该涡旋光阵列精密重合形成边缘光抑制阵列，从而进行高通量超分辨的并行直写加工。
2.根据权利要求1所述基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置，其特征在于，所述的四束抑制光通过旋转第一半波片(3)、第二半波片(5)和第三半波片(15)实现等能量；调节抑制光路中反射镜的位置和姿态，使四光束通过套筒透镜(34)后平行输出且具有等光程，四光束在套筒透镜(34)输出横截面上的四个落点具有正方形分布，且同偏振方向的光束落点分布在正方形对角线上；套筒透镜(34)和物镜(36)组成4F系统，四光束最终以相等干涉角θ在物镜(36)焦平面上重叠产生干涉点阵。
3.根据权利要求1所述基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置，其特征在于，所述的干涉点阵由第一S偏振光束和第二S偏振光束、第三P偏振光束和第四P偏振光束在物镜(36)焦平面上分别通过振幅两两叠加后再进行强度叠加产生；物镜(36)焦平面上干涉点阵间距可通过Tx＝Ty＝λ/(2nsinθ)计算得到，其中λ为干涉光束的波长，n为介质的折射率，θ为四光束在物镜(36)焦平面的干涉角，其值可通过物镜(36)入瞳面处四光束相对于光轴的横向距离进行调节。
4.根据权利要求1所述基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置，其特征在于，所述的第一电光调制器(9)和第二电光调制器(22)可分别对第二S偏振光束和第四P偏振光束进行相位调制，实现第二S偏振光束相对于第一S偏振光束以及第四P偏振光束相对于第三P偏振光束的相位延迟，从而控制干涉点阵整体位置在物镜(36)焦平面上的小范围移动，以使其暗斑更精准地与激发光点阵重合。
5.根据权利要求1所述基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置，其特征在于，所述的数字微镜器件(32)用于产生激发光点阵，选择合适的数字微镜器件(32)像素间距，以及合适的数字微镜器件(32)开关微镜状态分布，从而得到合适的激发光点阵间距和单元激发光斑尺寸，以匹配干涉点阵暗斑阵列，实现干涉点阵暗斑和激发点阵的精密重合。
6.根据权利要求1所述基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置，其特征在于，所述的套筒透镜(34)和物镜(36)组成4F系统，使数字微镜器件(32)上的光场最终成像到物镜焦平面上。
7.根据权利要求1所述基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置，其特征在于，所述的第一电光调制器(9)、第二电光调制器(22)和数字微镜器件(32)通过电同步装置实现同步，第一电光调制器(9)和第二电光调制器(22)控制抑制光点阵在物镜(36)焦平面内小范围扫描时，数字微镜器件(32)同步刷新激发光点阵分布，以实现投影光场和加工结构的同步变化，以及加工位置的小范围扫描，结合精密位移台(37)的控制还可实现大面积二维结构和三维复杂结构的加工；此外，对声光调制器(2)和数字微镜器件(32)进行同步还可实现抑制光和激发光的同步开关。
8.根据权利要求1所述基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置，其特征在于，所述的边缘光抑制阵列由激发光点阵和抑制涡旋光阵列精密重合而成，在大视场中实现万束量级以上边缘光抑制阵列数可将加工通量大幅度提升；单个边缘光抑制刻写点由一个激发光光斑和一个涡旋光光斑重合而成，涡旋光抑制了激发光外围引起的聚合反应，因此可得到比传统双光子直写更高的分辨率。
9.根据权利要求1所述基于干涉点阵和DMD的边缘光抑制阵列并行直写装置，其特征在于，刻写过程产生的荧光依次通过物镜(36)、第十二反射镜(35)、套筒透镜(34)、第二二向色镜(25)、第三二向色镜(33)和凸透镜(38)，并最终成像到CCD(39)上；其中，第三二向色镜(33)用于实现荧光和激发光的分离。
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