CN113109915B - 一种毛细管通道制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种毛细管通道制备装置，包括第二反射镜、第三反射镜、偏振片、扩束系统、光束方向调节系统、分束片、可移动凸透镜、二维电动平行台和激光振荡器，激光振荡器产生的飞秒激光依次经过第二反射镜第三反射镜、偏振片、扩束系统、光束方向调节系统、分束片、可移动凸透镜射入二维电动平行台上的刻蚀样品表面，其中刻蚀样品跟随二维电动平行台共同移动，可移动凸透镜调节自身位置，使得可移动凸透镜的焦点始终位于刻蚀样品的表面，实现对样品材料不同深度刻蚀，从而制备变径、交汇和弯曲的毛细管道。

Description

一种毛细管通道制备装置

技术领域

本发明涉及材料激光加工技术领域，特别是涉及一种毛细管通道制备装置。

背景技术

激光刻蚀的特点是利用激光具有的无接触加工、柔性化程度高、加工速度快、无噪声、热影响区小、可聚焦到激光波长级的极小光斑等优越的加工性能，获得良好的钻孔、划片、刻蚀和切割尺寸精度和加工质量，尤其可以获得无碳化效果，在电子半导体材料加工、薄膜激光刻蚀等领域中应用十分广泛。采用飞秒激光刻蚀，有效避免热效应导致的刻蚀材料表面钝化。

毛细管道因为其浸润作用在处理流体中有独特的运用，在医疗、地质、制冷等领域被广泛应用。近年来，在等离子体科学领域，毛细管在用于产生等离子体通道方面起了不可替代的作用。然而以传统的技术，难以制作变径、交汇或弯曲毛细管道，而且难以耐受温度膨胀而易破碎。

发明内容

本发明的目的是提供一种毛细管通道制备装置，能够制备变径、交汇和弯曲的毛细管道。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种毛细管通道制备装置，包括：

第二反射镜、第三反射镜、偏振片、扩束系统、光束方向调节系统、分束片、可移动凸透镜、二维电动平行台和激光振荡器；

所述激光振荡器用于产生飞秒激光；所述第二反射镜设置在所述激光振荡器的出射光路上，所述第二反射镜用于调节所述飞秒激光的指向；所述第三反射镜设置在所述第二反射镜的出射光路上；所述偏振片设置在所述第三反射镜的出射光路上，所述偏振片用于调节所述飞秒激光的能量；所述扩束系统设置在所述偏振片的出射光路上，用于扩大光斑尺寸和修正光束平行；所述光束方向调节系统设置在所述扩束系统的出射光路上，所述光束方向调节系统用于调节所述飞秒激光的出射指向；所述分束片设置在所述光束方向调节系统的出射光路上，所述分束片用于将所述飞秒激光分成飞秒透射光束和飞秒反射光束；所述可移动凸透镜设置在所述飞秒反射光束的出射光路上，所述可移动凸透镜的焦点位于刻蚀样品的表面上；所述刻蚀样品的表面与所述可移动凸透镜平行，所述刻蚀样品设置在所述二维电动平行台上，所述二维电动平行台用于带动所述刻蚀样品移动。

优选地，所述可移动凸透镜包括第二凸透镜和步进电机；

所述第二凸透镜设置在所述步进电机上，所述步进电机的轴线与所述第二凸透镜的主面垂直，所述第二凸透镜设置在所述飞秒反射光束的出射光路上，所述步进电机用于调节所述第二凸透镜的位置以实现对所述刻蚀样品的不同深度刻蚀；

所述步进电机与所述二维电动平行台均与控制器连接，所述控制器用于设置所述步进电机和所述二维电动平行台的移动参数，所述步进电机和所述二维电动平行台根据所述移动参数按照刻蚀路径进行移动。

优选地，所述步进电机在刻蚀过程中单向移动。

优选地，所述扩束系统包括凹透镜和第一凸透镜；

所述凹透镜设置在所述偏振片的出射光路上，所述第一凸透镜设置在所述凹透镜的出射光路上，所述凹透镜和所述第一凸透镜平行放置，所述凹透镜和所述第一凸透镜之间的间距等于所述第一凸透镜的焦距与所述凹透镜的虚焦距的差，所述凹透镜的物方虚焦点与所述第一凸透镜的物方焦点重合。

优选地，所述光束方向调节系统包括第四反射镜和第五反射镜；

所述第四反射镜设置在所述扩束系统的出射光路上，所述第五反射镜设置在所述第四反射镜的出射光路上。

优选地，还包括：

第一反射镜、可移动显微成像系统、第三凸透镜和氦氖光管；

所述氦氖光管用于产生模拟光；所述第一反射镜设置在所述氦氖光管的出射光路上，所述第一反射镜用于调节所述模拟光的指向，与氦氖光管指向联合调节，使得从所述偏振片到所述刻蚀样品的表面的模拟光的光路与从所述偏振片到所述刻蚀样品的表面的飞秒激光的光路重合；经过所述第一反射镜反射后的所述模拟光垂直入射至所述偏振片中；经过所述偏振片出射的模拟光经过所述飞秒激光的光路射入所述刻蚀样品的表面，经所述刻蚀样品的表面反射的模拟光再次入射到所述可移动凸透镜，经过所述可移动凸透镜的模拟光汇聚为平行光，所述平行光通过所述分束片分成模拟透射光束和模拟反射光束，所述第三凸透镜设置在所述模拟透射光束的出射光路上，第三凸透镜和可移动凸透镜共同构成共焦成像系统，所述可移动显微成像系统设置在所述第三凸透镜的出射光路上，所述可移动显微成像系统用于观察经所述第三凸透镜出射的所述模拟光的光斑。

优选地，所述可移动显微成像系统包括CCD相机、显微镜头和三维手动调节平行台；

所述CCD相机的物方焦平面和所述第三凸透镜的像方焦平面重合，所述显微镜头和所述CCD相机连接，所述显微镜头和所述CCD相机设置在所述三维手动调节平行台上，所述三维手动调节平行台用于调节所述显微镜头和所述CCD相机的位置。

优选地，还包括漫射光源；

所述漫射光源用于照明所述刻蚀样品。

优选地，所述刻蚀样品的刻蚀方式为：

对每个所述刻蚀样品进行刻蚀获得半圆管道；

将两个所述半圆管道对接，获得毛细管道。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明毛细管通道制备装置公开了第二反射镜、第三反射镜、偏振片、扩束系统、光束方向调节系统、分束片、可移动凸透镜、二维电动平行台和激光振荡器及其位置关系，其中刻蚀样品跟随二维电动平行台共同移动，可移动凸透镜调节自身位置，使得可移动凸透镜的焦点始终位于刻蚀样品的表面，实现对样品材料不同深度刻蚀，从而制备变径、交汇和弯曲的毛细管道。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明毛细管制备装置俯视示意图。

符号说明：

1-第一反射镜，2-第二反射镜，3-第三反射镜，4-第四反射镜，5-第五反射镜，6-偏振片，7-凹透镜，8-第一凸透镜，9-第二凸透镜，10-第三凸透镜，11-分束片，12-二维电动平行台，13-CCD相机和显微镜头，14-三维手动调节平行台，15-漫射光源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种毛细管通道制备装置，能够制备变径、交汇和弯曲的毛细管道。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明毛细管制备装置俯视示意图，如图1所示，本发明毛细管通道制备装置，包括：

第一反射镜1、第二反射镜2、第三反射镜3、偏振片6、扩束系统、光束方向调节系统、分束片11、可移动凸透镜、二维电动平行台12、激光振荡器、可移动显微成像系统、第三凸透镜10和氦氖光管；

所述激光振荡器用于产生飞秒激光；所述第二反射镜2设置在所述激光振荡器的出射光路上；所述第三反射镜3设置在所述第二反射镜2的出射光路上，所述第二反射镜2和所述第三反射镜3共同配合用于调节所述飞秒激光的指向；所述偏振片6设置在所述第三反射镜3的出射光路上，所述偏振片6用于调节所述飞秒激光的能量；所述扩束系统设置在所述偏振片6的出射光路上；所述光束方向调节系统设置在所述扩束系统的出射光路上，所述光束方向调节系统用于调节所述飞秒激光的出射指向；所述分束片11设置在所述光束方向调节系统的出射光路上，所述分束片11用于将所述飞秒激光分成飞秒透射光束和飞秒反射光束；所述可移动凸透镜设置在所述飞秒反射光束的出射光路上，所述可移动凸透镜的焦点位于刻蚀样品的表面上；所述刻蚀样品的表面与所述可移动凸透镜平行，所述刻蚀样品设置在所述二维电动平行台12上，所述刻蚀样品跟随所述二维电动平行台12共同移动，所述可移动凸透镜调节自身位置，使得所述可移动凸透镜的焦点始终位于所述刻蚀样品的表面。

所述氦氖光管用于产生模拟光；所述第一反射镜1设置在所述氦氖光管的出射光路上，所述第一反射镜1和氦氖光管共同调节所述模拟光的指向，使得所述模拟光的光路与所述飞秒激光从所述偏振片6到所述刻蚀样品的表面的光路严格一致重合；经过所述第一反射镜1反射后的所述模拟光垂直入射所述偏振片6中；经过所述偏振片6出射的模拟光经过所述飞秒激光的光路射入所述刻蚀样品的表面，经所述刻蚀样品的表面反射的模拟光再次入射到所述可移动凸透镜，经过所述可移动凸透镜的模拟光汇聚为平行光，所述平行光通过所述分束片11分成模拟透射光束和模拟反射光束，所述第三凸透镜10设置在所述模拟透射光束的出射光路上，第三凸透镜和可移动凸透镜共同构成共焦成像系统，所述可移动显微成像系统设置在所述第三凸透镜10的出射光路上，所述可移动显微成像系统用于观察经所述第三凸透镜10出射的所述模拟光的光斑。

具体的，本发明毛细管通道制备装置所用光路分两路——主激光光路(实线)和模拟光光路(虚线)。主激光光路用于刻蚀加工，模拟光光路用于校准主激光光路。所有光路均在同一水平面。

可选地，激光振荡器产生的脉冲飞秒激光的脉宽在飞秒量级，能量大于1微焦，采用线偏光。

可选地，氦氖光管产生的模拟光为连续光，圆偏光。

优选地，所述可移动凸透镜包括第二凸透镜9和步进电机(图中未画出)。

所述第二凸透镜9设置在所述步进电机上，所述步进电机的轴线与所述第二凸透镜9的主面垂直，所述第二凸透镜9设置在所述飞秒反射光束的出射光路上，所述步进电机用于调节所述第二凸透镜9的位置以实现对所述刻蚀样品的不同深度刻蚀。

所述步进电机与所述二维电动平行台均与控制器连接，所述控制器用于设置所述步进电机和所述二维电动平行台的移动参数，所述步进电机和所述二维电动平行台根据所述移动参数按照刻蚀路径进行移动。

优选地，所述步进电机刻蚀过程中只能单向移动，避免回程差。

优选地，所述扩束系统包括凹透镜7和第一凸透镜8。

所述凹透镜7设置在所述偏振片6的出射光路上，所述第一凸透镜8设置在所述凹透镜7的出射光路上，所述凹透镜7和所述第一凸透镜8平行放置，

所述凹透镜和所述第一凸透镜之间的间距等于所述第一凸透镜的焦距与所述凹透镜的虚焦距的差，所述凹透镜的物方虚焦点与所述第一凸透镜的物方焦点重合。

优选地，所述光束方向调节系统包括第四反射镜4和第五反射镜5。

所述第四反射镜4设置在所述扩束系统的出射光路上，所述第五反射镜5设置在所述第四反射镜4的出射光路上。

所述共焦成像系统由第三凸透镜和可移动凸透镜共同构成。

优选地，所述可移动显微成像系统包括CCD相机、显微镜头和三维手动调节平行台14；

所述CCD相机的物方焦平面和所述第三凸透镜10的像方焦平面重合，所述显微镜头和所述CCD相机连接，所述显微镜头和所述CCD相机设置在所述三维手动调节平行台14上，所述三维手动调节平行台14用于调节所述显微镜头和所述CCD相机的位置。

优选地，还包括漫射光源15。所述漫射光源15用于照明所述刻蚀样品。

具体的，漫射光源15在本实施例中采用的是卤素灯。该光源无法放置到共焦系统光路中，因此采取漫反射的方法照明刻蚀样品，照明光经样品表面反射后为依然为漫散射光，部分照明光会进入共焦系统，从而达到对样品表面成像的目的。漫射光源15开启后，可通过可移动显微成像系统观察样品表面，控制二维电动平行台12移动样品，确定安装样品与刻蚀点的实际相对位置。

优选地，所述第二反射镜2、所述第三反射镜3、所述偏振片6、所述扩束系统、所述光束方向调节系统、所述分束片11和所述可移动凸透镜的反射或透射光谱与所述飞秒激光的波长匹配。反射镜、分束片反射光谱和偏振片、凹透镜、凸透镜的透射光谱应与主激光波长匹配，以避免激光能量大幅损失。

优选地，所述刻蚀样品的刻蚀方式为：

对每个所述刻蚀样品进行刻蚀获得半圆管道。

根据两个所述半圆管道进行对接，获得完整的毛细管道。

在本实施例中，基于顺着光传播方向的飞秒激光的具体传播方式为：主激光(飞秒激光)入射到第二反射镜2，经第二反射镜2反射，向左垂直入射方向出射，第二反射镜2与入射光呈45°向左。主激光从第二反射镜2出射后入射到第三反射镜3，经第三反射镜3反射，向右垂直入射方向出射，第三反射镜3与入射光呈45°向右。主激光从第三反射镜3出射后垂直入射到偏振片6，偏振角取向可以调节出射偏振片6的主激光能量。主激光从偏振片6出射后垂直入射到凹透镜7，主激光经凹透镜7发散。主激光从凹透镜7出射后入射到第一凸透镜8，经第一凸透镜8汇聚成平行光，第一凸透镜8和凹透镜7共同组成扩束系统，两者平行放置，间距等于第一凸透镜物方焦距与凹透镜物方虚焦距的差，第一凸透镜8的物方焦点与凹透镜7的物方虚焦点重合。扩束系统将主激光的光斑尺寸放大，大光斑在后续聚焦后会有更小的焦斑尺寸。凹透镜7的焦距为-f1，第一凸透镜8的焦距为f2，焦斑放大倍率为f2/f1。主激光从第一凸透镜8出射后入射到第四反射镜4，经第四反射镜4反射，向右垂直入射方向出射，第四反射镜4与入射光呈45°向右。主激光从第四反射镜4出射后入射到第五反射镜5，经第五反射镜5反射，向右垂直入射方向出射，第五反射镜5与入射光呈45°向右，第四反射镜4和第五反射镜5共同组成光束方向调节系统，两者角度联合微调，可精确调节主激光出射指向。主激光从第五反射镜5出射后入射到分束片11，经分束片11分为两束，其中透射光束不作利用，反射光束为后述主激光，分束片分束比为1：1，反射光向左垂直入射方向出射，分束片11与入射光呈45°。主激光从分束片11出射后垂直入射到第二凸透镜9，主激光经第二凸透镜9汇聚到凸透镜9焦点处，第二凸透镜9的焦点与刻蚀样品表面重合，实现对样品的刻蚀。刻蚀样品表面与第二凸透镜9主面平行，凸透镜9安装在步进电机上，步进电机轴线与第二凸透镜9主面垂直，步进电机用于调节第二凸透镜9的位置，以实现对样品材料不同深度刻蚀的目的。样品安装在二维电动平行台12上，二维电动平行台12的两个步进电机轴线垂直，两轴线组成的平面与第二凸透镜9主面平行。单脉冲的刻蚀参数，包括刻蚀点半径σ和刻蚀点深度d应由实际测量获得，二维电动平行台12的刻蚀移动线速度v＝σ/f。f为主激光的脉冲频率。第二凸透镜9所在步进电机和二维电动平行台12与其共同控制计算机通过网线连接，以设置电机的移动参数和刻蚀路径。

基于顺着光传播方向的模拟光的光路具体传播方式为：模拟光入射到第一反射镜1，经第一反射镜1反射，向右垂直入射方向出射，第一反射镜1与入射光呈45°向右。主激光从第一反射镜1出射后经过第三反射镜3的位置垂直入射到偏振片6，模拟光在使用的时候第三反射镜3不在光路中。第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜共同组成了光路切换系统，第三反射镜3用于切换主激光和模拟光，反射镜1用于调节模拟光指向，反射镜2用于调节主激光指向。模拟光入射到偏振片6后到刻蚀样品表面的光路与主激光严格一致重合。模拟光能量低，并不能破坏样品表面，样品表面能够反射模拟光，模拟光从样品表面反射原路返回，再次入射到第二凸透镜9，模拟光经第二凸透镜9汇聚为平行光，垂直第二凸透镜9主面出射。模拟光从第二凸透镜9出射后入射到分束片11上，经分束片11分为两束，其中反射光束不作利用，透射光束为后述模拟光。模拟光从分束片11出射后垂直入射到第三凸透镜10，模拟光经凸透镜10汇聚到第三凸透镜10焦点。第二凸透镜9、第三凸透镜10在模拟光路共同构成共焦系统，第三凸透镜10的焦点处总是成第二凸透镜9焦点处物的放大倒立的实像。第三凸透镜10的焦距为f3，第二凸透镜9的焦距为f4，共焦系统的放大倍率为f3/f4。该实像为CCD相机和显微镜头的观察物，CCD相机和显微镜头的物方焦平面与第三凸透镜10的像方焦平面重合。显微镜头和CCD相机笼式构成一个整体(即附图说明中的标号13)，CCD相机与控制程序所在电脑通过USB连接。CCD相机和显微镜头安装在三维手动调节平行台上，构成可移动显微成像系统，其空间位置可精确微调，调节至前后移动第二凸透镜9观察到的光斑轴心重合。可移动显微成像系统可观察模拟光光斑的情况，用于纠正主激光光路，确保刻蚀光路准确。

刻蚀为点刻蚀方式，目标刻蚀的毛细管道需要转换计算成刻蚀点的路径坐标，并根据样品与刻蚀点的相对安装位置确定计算机控制电机的移动路程。每个刻蚀样品只能获得半边毛细管道，即半圆管道，圆半径可变，完整的毛细管道由两个对称的刻蚀完成样品表面对接而成。毛细管道由对接而成，因此管道路径可以任意。

对于任意长度L管道，其管道半径r随轴线路径的变化为r(l)，l为轴线路径上的点到路径起点的距离，轴线路径的曲率半径变化为R(l)，逆时针方向取正，顺时针方向取负，直线取∞。对于刻蚀点半径σ和刻蚀点深度d，半侧管道共有max(R)/d个刻蚀面，每个刻蚀面由L/σ个刻蚀线构成，每条刻蚀线由2r(l)/σ个刻蚀点组成，max(R)为R可取的最大值。以三个正交步进电机的轴线建立笛卡尔坐标系，二维电动平行台12横向(水平方向)为x轴，纵向(竖直方向)向上为y轴正方向，第二凸透镜9所在步进电机靠近刻蚀样品的方向为z轴正方向，x轴正方向与y、z轴满足右手定则，原点均为电机原点。在CCD相机上观察样品，移动三个步进电机确定毛细管道轴线路径的起点(x₀,y₀,z₀)，路径起始与x轴正方向夹角为θ₀。第一个刻蚀面的第一条刻蚀线端点

和

总长度为2r(σ)，由2r(σ)/σ个刻蚀点组成，二维电动平行台12线步进为σ，其中横向(x)电机步进为σsin(θ₀+σ/R)，纵向(y)电机步进为σcos(θ₀+σ/R)。第一个刻蚀面的第n条刻蚀线端点为

和

总长度为2r(nσ)，由2r(nσ)/σ个刻蚀点组成，二维电动平行台12线步进为σ，其中横向(x)电机步进为

纵向(y)电机步进为

第m个刻蚀面的第n条刻蚀线端点为

和

总长度为

由

个刻蚀点组成，二维电动平行台12线步进为σ，其中横向(x)电机步进为

纵向(y)电机步进为

若(m-1)d大于r(nσ)，则该刻蚀线执行时不放主激光。执行max(R)/d个刻蚀面，即max(R)/d·L/σ个刻蚀线后，完成半侧管道刻蚀，以轴对称路径执行上述步骤，完成另外半侧管道刻蚀，整个管道由两个半侧管道对接组成。对于变径、交汇管道分为两段或多段管道刻蚀。

具体的，所述刻蚀样品的表面有严格的抛光要求，一般采用光学镜面的处理方式，达到纳米级的平整度，以保证对接的密封性。对接后的两块样品采用液体瞬干胶浸润缝隙固定。刻蚀样品即毛细管道壁材料，为硬度高、耐高温、绝缘块状材料，在本实施例中为5mm×2cm×3cm块状人造蓝宝石。对接后的毛细管道从入口冲入气体，将高压放电电极分别接到管道出口和入口处，对毛细管道内部气体进行脉冲弧光放电，气体的击穿电压一般比固体壁材料低很多，弧光放电将沿毛细管道内部产生，弧光放电将烧蚀管道内表面的起伏，放电3到5次，至此完成管道内表面抛光处理，达到不足微米级的平整度。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明中刻蚀样品跟随二维电动平行台共同移动，可移动凸透镜调节自身位置，使得可移动凸透镜的焦点始终位于刻蚀样品的表面，实现对样品材料不同深度刻蚀，从而制备变径、交汇和弯曲的毛细管道。

(2)本发明中采用模拟光纠正主激光光路，提高刻蚀光路的精确程度。

(3)本发明中刻蚀样品的表面有严格的抛光要求，一般采用光学镜面的处理方式，达到纳米级的平整度，以保证对接的密封性。对接后的两块样品采用液体瞬干胶浸润缝隙固定，从而使得提高制备的毛细血管的稳定性和坚固性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种毛细管通道制备装置，其特征在于，包括：

第二反射镜、第三反射镜、偏振片、扩束系统、光束方向调节系统、分束片、可移动凸透镜、二维电动平行台和激光振荡器；

所述激光振荡器用于产生飞秒激光；所述第二反射镜设置在所述激光振荡器的出射光路上，所述第二反射镜用于调节所述飞秒激光的指向；所述第三反射镜设置在所述第二反射镜的出射光路上；所述偏振片设置在所述第三反射镜的出射光路上，所述偏振片用于调节所述飞秒激光的能量；所述扩束系统设置在所述偏振片的出射光路上，所述扩束系统用于扩大光斑尺寸和修正光束平行；所述光束方向调节系统设置在所述扩束系统的出射光路上，所述光束方向调节系统用于调节所述飞秒激光的出射指向；所述分束片设置在所述光束方向调节系统的出射光路上，所述分束片用于将所述飞秒激光分成飞秒透射光束和飞秒反射光束；所述可移动凸透镜设置在所述飞秒反射光束的出射光路上，所述可移动凸透镜的焦点位于刻蚀样品的表面上；所述刻蚀样品的表面与所述可移动凸透镜平行，所述刻蚀样品设置在所述二维电动平行台上，所述二维电动平行台用于带动所述刻蚀样品移动；

刻蚀为点刻蚀方式，目标刻蚀的毛细管道转换计算成刻蚀点的路径坐标，并根据样品与刻蚀点的相对安装位置确定计算机控制电机的移动路程；每个刻蚀样品获得半边毛细管道，即半圆管道，圆半径可变，完整的毛细管道由两个对称的刻蚀完成样品表面对接而成；毛细管道由对接而成；

对于任意长度L管道，其管道半径r随轴线路径的变化为r(l)，l为轴线路径上的点到路径起点的距离，轴线路径的曲率半径变化为R(l)，逆时针方向取正，顺时针方向取负，直线取∞；对于刻蚀点半径σ和刻蚀点深度d，半侧管道共有max(R)/d个刻蚀面，每个刻蚀面由L/σ个刻蚀线构成，每条刻蚀线由2r(l)/σ个刻蚀点组成，max(R)为R可取的最大值；以三个正交步进电机的轴线建立笛卡尔坐标系，二维电动平行台横向为x轴，纵向向上为y轴正方向，第二凸透镜所在步进电机靠近刻蚀样品的方向为z轴正方向，x轴正方向与y、z轴满足右手定则，原点均为电机原点；在CCD相机上观察样品，移动三个步进电机确定毛细管道轴线路径的起点(x₀,y₀,z₀)，路径起始与x轴正方向夹角为θ₀；第一个刻蚀面的第一条刻蚀线端点

和

，

总长度为2r(σ)，由2r(σ)/σ个刻蚀点组成，二维电动平行台12线步进为σ，其中横向电机步进为σsin(θ₀+σ/R)，纵向电机步进为σcos(θ₀+σ/R)；第一个刻蚀面的第n条刻蚀线端点为

和

总长度为2r(nσ)，由2r(nσ)/σ个刻蚀点组成，二维电动平行台12线步进为σ，其中横向电机步进为

纵向电机步进为

第m个刻蚀面的第n条刻蚀线端点为

和，

总长度为

由

个刻蚀点组成，二维电动平行台12线步进为σ，其中横向电机步进为

纵向电机步进为

若(m-1)d大于r(nσ)，则该刻蚀线执行时不放主激光；执行max(R)/d个刻蚀面，即max(R)/d·L/σ个刻蚀线后，完成半侧管道刻蚀，以轴对称路径执行上述步骤，完成另外半侧管道刻蚀，整个管道由两个半侧管道对接组成；对于变径、交汇管道分为两段或多段管道刻蚀。

2.根据权利要求1所述的毛细管通道制备装置，其特征在于，所述可移动凸透镜包括第二凸透镜和步进电机；

所述第二凸透镜设置在所述步进电机上，所述步进电机的轴线与所述第二凸透镜的主面垂直，所述第二凸透镜设置在所述飞秒反射光束的出射光路上，所述步进电机用于调节所述第二凸透镜的位置以实现对所述刻蚀样品的不同深度刻蚀；

所述步进电机与所述二维电动平行台均与控制器连接，所述控制器用于设置所述步进电机和所述二维电动平行台的移动参数，所述步进电机和所述二维电动平行台根据所述移动参数按照刻蚀路径进行移动。

3.根据权利要求2所述的毛细管通道制备装置，其特征在于，所述步进电机在刻蚀过程中单向移动。

4.根据权利要求1所述的毛细管通道制备装置，其特征在于，所述扩束系统包括凹透镜和第一凸透镜；

所述凹透镜设置在所述偏振片的出射光路上，所述第一凸透镜设置在所述凹透镜的出射光路上，所述凹透镜和所述第一凸透镜平行放置，所述凹透镜和所述第一凸透镜之间的间距等于所述第一凸透镜的焦距与所述凹透镜的虚焦距的差，所述凹透镜的物方虚焦点与所述第一凸透镜的物方焦点重合。

5.根据权利要求1所述的毛细管通道制备装置，其特征在于，所述光束方向调节系统包括第四反射镜和第五反射镜；

所述第四反射镜设置在所述扩束系统的出射光路上，所述第五反射镜设置在所述第四反射镜的出射光路上。

6.根据权利要求1所述的毛细管通道制备装置，其特征在于，还包括：

第一反射镜、可移动显微成像系统、第三凸透镜和氦氖光管；

所述氦氖光管用于产生模拟光；所述第一反射镜设置在所述氦氖光管的出射光路上，所述第一反射镜用于调节所述模拟光的指向，与氦氖光管指向联合调节，使得从所述偏振片到所述刻蚀样品的表面的模拟光的光路与从所述偏振片到所述刻蚀样品的表面的飞秒激光的光路重合；经过所述第一反射镜反射后的所述模拟光垂直入射至所述偏振片中；经过所述偏振片出射的模拟光经过所述飞秒激光的光路射入所述刻蚀样品的表面，经所述刻蚀样品的表面反射的模拟光再次入射到所述可移动凸透镜，经过所述可移动凸透镜的模拟光汇聚为平行光，所述平行光通过所述分束片分成模拟透射光束和模拟反射光束，所述第三凸透镜设置在所述模拟透射光束的出射光路上，第三凸透镜和可移动凸透镜共同构成共焦成像系统，所述可移动显微成像系统设置在所述第三凸透镜的出射光路上，所述可移动显微成像系统用于观察经所述第三凸透镜出射的所述模拟光的光斑。

7.根据权利要求6所述的毛细管通道制备装置，其特征在于，所述可移动显微成像系统包括CCD相机、显微镜头和三维手动调节平行台；

所述CCD相机的物方焦平面和所述第三凸透镜的像方焦平面重合，所述显微镜头和所述CCD相机连接，所述显微镜头和所述CCD相机设置在所述三维手动调节平行台上，所述三维手动调节平行台用于调节所述显微镜头和所述CCD相机的位置。

8.根据权利要求1所述的毛细管通道制备装置，其特征在于，还包括漫射光源；

所述漫射光源用于照明所述刻蚀样品。

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