技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及顯微檢測(cè)與精密加工領(lǐng)域，特別涉及一種三維動(dòng)態(tài)顯微檢測(cè)及其多焦點(diǎn)透鏡制備的新方法。
背景技術(shù)
[0002] 與傳統(tǒng)的二維圖像相比，三維圖像能夠反映被檢測(cè)物體更多的信息：包括三維空間結(jié)構(gòu)分布、三維空間組織成分等。特別是三維實(shí)時(shí)顯微檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)的反應(yīng)出被檢測(cè)物體的動(dòng)態(tài)特性；特別是對(duì)于活體
生物細(xì)胞檢測(cè)、微流控芯片檢測(cè)等領(lǐng)域有著十分重要的作用。然而，現(xiàn)有的顯微檢測(cè)技術(shù)主要是基于平面顯微檢測(cè)技術(shù)，包括
熒光顯微鏡、普通
光學(xué)顯微鏡、光纖檢測(cè)技術(shù)等。但是這些顯微檢測(cè)技術(shù)只能在二維平面尺度上對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行檢測(cè)和觀察，或者只能以統(tǒng)計(jì)光通量的方式進(jìn)行檢測(cè)。
[0003] 激光共聚焦三維成像技術(shù)，可以對(duì)半透明物體在靜態(tài)情況下或者較慢形態(tài)變化時(shí)進(jìn)行三維成像檢測(cè)。其
三維重建的基本原理是：在顯微透鏡光學(xué)焦平面上作X或Y軸向的逐點(diǎn)逐線的移動(dòng)掃描所獲得的信息，獲得該XY平面的二維圖像；然后，可以沿著Z軸掃描得到一系列XY平面，借助于計(jì)算機(jī)的
圖像處理專用
軟件可以將這些平面圖像“堆積”起來(lái)，成為立體的三維圖像。然而，由于共聚焦顯微鏡的三維成像是基于點(diǎn)陣二維圖像三維
疊加的原理，在平面上進(jìn)行各個(gè)圖像點(diǎn)的獲取之間存在時(shí)間間隔ΔT1，每個(gè)平面圖像的獲取也有時(shí)間差ΔT2。因此，該方法主要適用于靜態(tài)組織的檢測(cè)，對(duì)于隨時(shí)間變化的形態(tài)，無(wú)法給出實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的描述，普通共聚焦顯微鏡對(duì)于高速反應(yīng)和變化的被檢測(cè)目標(biāo)，存在一定的三維成像檢測(cè)的局限性。
[0004] 另外，對(duì)于顯微成像系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件——透鏡，現(xiàn)有的主要加工方法為拋磨工藝：該方法主要用于加工球面透鏡；并且難以加工具有多焦點(diǎn)的復(fù)雜曲面透鏡。另外，具有多焦點(diǎn)的復(fù)雜曲面透鏡比球面透鏡有著更廣泛的應(yīng)用和作用：例如用于矯正近視的眼鏡鏡片、高
精度顯微成像等。但是，具有多焦點(diǎn)的復(fù)雜曲面透鏡一直存在很大的加工難度。對(duì)多焦點(diǎn)的復(fù)雜曲面透鏡，現(xiàn)有提出如下加工方法：在原有透鏡的周邊或者中心
位置再次
焊接具有不同
曲率或者光學(xué)特性的材料、使用粘接材料將兩
塊或者多塊透鏡拼接粘合在一起、使用具有不同屈服點(diǎn)
溫度的玻璃材料進(jìn)行按序多次
熱壓法制備復(fù)雜曲面多焦點(diǎn)透鏡。但是這些加工方法存在光學(xué)對(duì)準(zhǔn)困難、拋磨工藝復(fù)雜、光學(xué)特性差等特點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
[0005] 為了克服上述
現(xiàn)有技術(shù)的
缺陷，本發(fā)明的目的在于提出一種三維靜態(tài)及動(dòng)態(tài)顯微檢測(cè)系統(tǒng)及方法，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)被測(cè)物體在三維空間上的多個(gè)截面信息，可對(duì)快速反應(yīng)或變化的待測(cè)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)三維顯微
跟蹤檢測(cè)。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
[0007] 一種三維靜態(tài)及動(dòng)態(tài)顯微檢測(cè)系統(tǒng)，其特殊之處是：包括光學(xué)系統(tǒng)和
圖像分析計(jì)算機(jī)140；所述光學(xué)系統(tǒng)包括依次設(shè)置在同一光軸上的
光源100、匯聚透鏡101、孔徑光闌102、濾波片103、具有多個(gè)焦距的多焦點(diǎn)透鏡120、光學(xué)采集CCD130；所述光學(xué)采集CCD130與圖像分析計(jì)算機(jī)140相連；所述多焦點(diǎn)透鏡120為兩焦點(diǎn)透鏡、三焦點(diǎn)透鏡或四焦點(diǎn)透鏡；所述濾波片103、多焦點(diǎn)透鏡120分別位于被檢測(cè)物體的兩側(cè)；所述多焦點(diǎn)透鏡120的每個(gè)焦點(diǎn)均位于被檢測(cè)物體內(nèi)；
[0008] 上述兩焦點(diǎn)透鏡包括中心透鏡和第一外環(huán)透鏡；所述中心透鏡的前端面為曲面，其后端面為平面；所述第一外環(huán)透鏡的后端面為平面，其前端面包括設(shè)置在中心的第一平面以及設(shè)置在第一平面外的第一環(huán)曲面；所述第一平面與中心透鏡的后端面重合；所述中心透鏡前端面的焦距比第一環(huán)曲面的焦距短；
[0009] 上述三焦點(diǎn)透鏡，包括中心透鏡、第一外環(huán)透鏡和第二外環(huán)透鏡；所述中心透鏡的前端面為曲面，其后端面為平面；所述第一外環(huán)透鏡的后端面為平面，其前端面包括設(shè)置在中心的第一平面以及設(shè)置在第一平面外的第一環(huán)曲面；所述第一平面與中心透鏡的后端面重合；所述第二外環(huán)透鏡的后端面為平面，其前端面包括設(shè)置在中心的第二平面以及設(shè)置在第二平面外的第二環(huán)曲面；所述第二平面與第一外環(huán)透鏡的后端面重合；所述中心透鏡前端面的焦距比第一環(huán)曲面的焦距短；所述第一環(huán)曲面的焦距比第二環(huán)曲面的焦距短；
[0010] 上述四焦點(diǎn)透鏡，包括中心透鏡、第一外環(huán)透鏡、第二外環(huán)透鏡和第三外環(huán)透鏡；所述中心透鏡的前端面為曲面，其后端面為平面；所述第一外環(huán)透鏡的后端面為平面，其前端面包括設(shè)置在中心的第一平面以及設(shè)置在第一平面外的第一環(huán)曲面；所述第一平面與中心透鏡的后端面重合；所述第二外環(huán)透鏡的后端面為平面，其前端面包括設(shè)置在中心的第二平面以及設(shè)置在第二平面外的第二環(huán)曲面；所述第二平面與第一外環(huán)透鏡的后端面重合；所述第三外環(huán)透鏡的后端面為平面，其前端面包括設(shè)置在中心的第三平面以及設(shè)置在第三平面外的第三環(huán)曲面；所述第三平面與第二外環(huán)透鏡的后端面重合；所述中心透鏡前端面的焦距比第一環(huán)曲面的焦距短；所述第一環(huán)曲面的焦距比第二環(huán)曲面的焦距短；所述第二環(huán)曲面的焦距比第三環(huán)曲面的焦距短。
[0011] 上述三維靜態(tài)及動(dòng)態(tài)顯微檢測(cè)系統(tǒng)，還可包括第一半反鏡（104）、第二半反鏡（105）、第一反射鏡（106）和第二反射鏡（107）；所述第一半反鏡設(shè)置在濾波片（103）和被檢測(cè)物體之間；所述第一反射鏡設(shè)置在第一半反鏡的反射光路上；所述第二反射鏡設(shè)置在第一反射鏡的反射光路上；所述第二半反鏡（105）設(shè)置在被檢測(cè)物體和多焦點(diǎn)透鏡之間，將第二半反鏡（105）的反射光反射至被測(cè)物體上。
[0012] 上述三維靜態(tài)及動(dòng)態(tài)顯微檢測(cè)系統(tǒng)，或者包括反射鏡（108）、第二半反鏡（105）、第一反射鏡（106）和第二反射鏡（107）；所述第一半反鏡設(shè)置在濾波片（103）和被檢測(cè)物體之間；所述第一反射鏡設(shè)置在第一半反鏡的反射光路上；所述第二反射鏡設(shè)置在第一反射鏡的反射光路上；所述第二半反鏡（105）設(shè)置在被檢測(cè)物體和多焦點(diǎn)透鏡之間，將第二半反鏡（105）的反射光反射至被測(cè)物體上。
[0013] 上述多焦點(diǎn)透鏡采用如下加工方法制備：
[0015] 2）飛秒激光改性：
[0016] 飛秒激光脈沖經(jīng)過(guò)參數(shù)調(diào)制后，聚焦到硬質(zhì)基板（260）表面；
[0017] 飛秒激光脈沖對(duì)硬質(zhì)基板（260）進(jìn)行不同深度、不同區(qū)域分布上的表面改性；
[0018] 通過(guò)光學(xué)CCD（230）對(duì)飛秒激光改性過(guò)程進(jìn)行觀察和檢測(cè)；
[0020] 將步驟2）改性后的
石英玻璃置于
超聲波環(huán)境的氫氟
酸溶液中進(jìn)行選擇性腐蝕，形成硬質(zhì)基板（260）上的多焦點(diǎn)凹面透鏡結(jié)構(gòu)；
[0021] 4）多焦點(diǎn)透鏡復(fù)制：
[0022] 以硬質(zhì)基板（260）上的多焦點(diǎn)凹面透鏡結(jié)構(gòu)為母版，通
過(guò)熱壓工藝，翻模復(fù)制多焦點(diǎn)凸面透鏡。
[0023] 上述步驟2）中的飛秒激光（280）中心脈寬為30-150fs、
波長(zhǎng)為325-1200nm、單脈沖
能量為1-100μJ、重復(fù)
頻率10Hz-100KHz；
[0024] 上述步驟3）中的氫氟酸溶液為濃度5%-10%的氫氟酸稀溶液，腐蝕溫度在20-50℃之間；
[0025] 上述的硬質(zhì)基板（260）的材料是熔融石英或K9玻璃或
硅片。
[0026] 上述步驟2）和步驟3）具體如下：
[0027] 將硬質(zhì)基板（260）固定在三維平移臺(tái)（270）上；
[0028] 進(jìn)行第一次飛秒激光定點(diǎn)多脈沖改性或者掃描改性，之后進(jìn)行步驟3）獲得簡(jiǎn)單曲面的凹透鏡結(jié)構(gòu)；
[0029] 重復(fù)進(jìn)行飛秒激光定點(diǎn)多脈沖改性或者掃描改性和步驟3），在上次獲得的凹透鏡結(jié)構(gòu)上重復(fù)加工復(fù)合的凹透鏡結(jié)構(gòu)，最終獲得多焦點(diǎn)凹透鏡結(jié)構(gòu)。
[0030] 一種三維靜態(tài)及動(dòng)態(tài)顯微檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0031] 1）被檢測(cè)物體放置在白光光源和多焦點(diǎn)透鏡之間，且多焦點(diǎn)透鏡（120）的每個(gè)焦點(diǎn)均位于被檢測(cè)物體內(nèi)；
[0032] 2）白光光源經(jīng)調(diào)制后，對(duì)被檢測(cè)物體（110）進(jìn)行透射照明或反射照明；
[0033] 3）被檢測(cè)物體（110）產(chǎn)生的
透射光或者反射光，經(jīng)過(guò)多焦點(diǎn)透鏡（120），成像到光學(xué)采集CCD（130）上；光學(xué)采集CCD（130）上成像包含被檢測(cè)物體（110）的多個(gè)切面圖像信息；
[0034] 4）對(duì)光學(xué)采集CCD（130）采集的多個(gè)切面圖像信息進(jìn)行數(shù)碼解析和三維重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)物體110的多個(gè)切面的實(shí)時(shí)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)檢測(cè)。
[0035] 上述白光光源對(duì)被檢測(cè)物體（110）進(jìn)行反射照明是采用以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0036] 用半反鏡或反射鏡將白光光源45°反射；
[0037] 將反射光再經(jīng)兩次反射，入射至被檢測(cè)物體和多焦點(diǎn)透鏡之間的半反鏡；
[0038] 半反鏡將入射光反射至被檢測(cè)物體上。
[0039] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0040] 本發(fā)明提出一種利用多焦點(diǎn)透鏡的成像特點(diǎn)，對(duì)待測(cè)物體在多個(gè)層面上進(jìn)行一次實(shí)時(shí)顯微檢測(cè)的方法；該三維成像方法不需要特殊的機(jī)械掃描過(guò)程，其檢測(cè)速度只由圖像處理的過(guò)程影響，因此具有檢測(cè)速度快的特點(diǎn)；該三維顯微檢測(cè)方法可對(duì)快速反應(yīng)或變化的檢測(cè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的三維顯微觀測(cè)。另外，本發(fā)明中提出的多焦點(diǎn)透鏡的飛秒激光加工方法，具有加工方法靈活、加工效率高的特點(diǎn)，可對(duì)多焦點(diǎn)透鏡的表面復(fù)雜曲面進(jìn)行精確調(diào)控。
附圖說(shuō)明
[0041] 圖1為利用多焦點(diǎn)透鏡進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)顯微檢測(cè)的示意圖。
[0042] 圖2為對(duì)待測(cè)目標(biāo)在三個(gè)層面上進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯微檢測(cè)的示意圖。
[0043] 圖3為對(duì)待測(cè)目標(biāo)在兩個(gè)層面上進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯微檢測(cè)的示意圖。
[0044] 圖4為飛秒激光改性加工設(shè)備示意圖。
[0045] 圖5為三次飛秒激光改性、氫氟酸腐蝕制備的三焦點(diǎn)凸面透鏡及其工藝方案示意圖。
[0046] 圖6為兩次飛秒激光改性、氫氟酸腐蝕制備的雙焦點(diǎn)透鏡的工藝方案示意圖。
具體實(shí)施方式
[0047] 下面結(jié)合圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0048] 本發(fā)明的目的在于提出三維靜態(tài)及動(dòng)態(tài)顯微檢測(cè)系統(tǒng)及方法，可以實(shí)時(shí)同時(shí)檢測(cè)被測(cè)物體在三維空間上的多個(gè)切面參數(shù)，可對(duì)快速反應(yīng)或變化的待測(cè)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)三維顯微檢測(cè)；
[0050] 一種三維動(dòng)態(tài)顯微檢測(cè)方法的示意圖如圖1所示，采用以下技術(shù)方案：
[0051] 顯微檢測(cè)系統(tǒng)主要包括：白光光源100、匯聚透鏡101、孔徑光闌102、濾波片103、被檢測(cè)物體110、半反射鏡104/105和反射鏡106/107、多焦點(diǎn)透鏡120、光學(xué)采集CCD130、圖像分析計(jì)算機(jī)140。
[0052] 由白光光源發(fā)射100的激發(fā)（照明）光依次通過(guò)匯聚透鏡101、孔徑光闌102、濾波片103進(jìn)行調(diào)制，然后半反鏡104將激發(fā)（照明）光分成兩部分：一路光（a）直接照射被檢測(cè)物體110，產(chǎn)生透射（激發(fā)）光；另一路入射光（b）經(jīng)反射鏡106、107和半反鏡105后對(duì)被檢測(cè)物體110形成上照明，產(chǎn)生反射（激發(fā)）光。
[0053] 被檢測(cè)物體110產(chǎn)生的透射或者反射（激發(fā)）光，經(jīng)過(guò)多焦點(diǎn)透鏡120，入射到光學(xué)采集CCD130上；由于多焦點(diǎn)透鏡120具有多個(gè)焦距。因此，在光學(xué)采集CCD130上所成像包含被檢測(cè)物體110的多個(gè)切面圖像信息。光學(xué)采集CCD130與圖像分析計(jì)算機(jī)140相連，通過(guò)圖像分析計(jì)算機(jī)140對(duì)光學(xué)采集CCD130采集的圖像進(jìn)行數(shù)碼解析和三維重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)物體110的表面結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維多層切面的實(shí)時(shí)顯微檢測(cè)。
[0054] 圖1光路中，匯聚透鏡101、孔徑光闌102、濾波片103在白光光源發(fā)射100的出射端，通過(guò)孔徑光闌102和濾波片103可調(diào)節(jié)激發(fā)（照明）光的通光量、光斑尺寸、波長(zhǎng)范圍。
[0055] 圖1光路中，激發(fā)（照明）光經(jīng)過(guò)半反鏡104分成（a）路直射光和（b）路上照明光，分別用于對(duì)被檢測(cè)物體110的透射照明和反射照明。（a）路直射光和（b）路上照明光根據(jù)被檢測(cè)物體110的透光程度進(jìn)行選擇其一。其中，被檢測(cè)物體110對(duì)照明光和透射（激發(fā)）光是透明或者半透明時(shí)，激發(fā)（照明）光使用（a）路直射光或者（b）路上照明光中的一路；被檢測(cè)物體110對(duì)照明光和透射（激發(fā)）光是不透光時(shí)，激發(fā)（照明）光使用（b）路上照明光，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被檢測(cè)物體110在表面結(jié)構(gòu)上的顯微多層檢測(cè)。
[0056] 實(shí)施例二：
[0057] 圖2為對(duì)待測(cè)目標(biāo)在三個(gè)層面上進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯微檢測(cè)的示意圖。使用圖1中的檢測(cè)光路對(duì)物體110進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)時(shí)，由于多焦點(diǎn)透鏡121具有三個(gè)焦距f1/f2/f3，根據(jù)光學(xué)成像原理，被檢測(cè)物體110通過(guò)多焦點(diǎn)透鏡121后在光學(xué)CCD130上成像時(shí)，圖像包括物體110三個(gè)切面A/B/C的信息，通過(guò)圖像分析計(jì)算機(jī)對(duì)光學(xué)采集CCD130采集的圖像進(jìn)行數(shù)碼解析和三維重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)物體110的三層切面A/B/C的實(shí)時(shí)顯微檢測(cè)。
[0058] 實(shí)施例三：
[0059] 圖3為對(duì)待測(cè)目標(biāo)在兩個(gè)層面上進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯微檢測(cè)的示意圖。使用圖1中的檢測(cè)光路對(duì)物體110進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)時(shí)，由于多焦點(diǎn)透鏡122具有兩個(gè)焦距f1/f2，根據(jù)光學(xué)成像原理，被檢測(cè)物體110通過(guò)多焦點(diǎn)透鏡122后在光學(xué)CCD130上成像時(shí)，圖像包括物體110兩個(gè)切面A’/B’的信息，通過(guò)圖像分析計(jì)算機(jī)對(duì)光學(xué)采集CCD130采集的圖像進(jìn)行數(shù)碼解析和三維重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)物體110的兩層切面A’/B’的實(shí)時(shí)顯微檢測(cè)。
[0060] 多焦點(diǎn)透鏡可以有兩焦點(diǎn)、三焦點(diǎn)和四焦點(diǎn)，也可以更多焦點(diǎn)。但在顯微成像方面，焦點(diǎn)再多，實(shí)際應(yīng)用上較為復(fù)雜或沒(méi)有意義。
[0061] 兩焦點(diǎn)透鏡包括中心透鏡和第一外環(huán)透鏡；中心透鏡的前端面為曲面，其后端面為平面；第一外環(huán)透鏡的后端面為平面，其前端面包括設(shè)置在中心的第一平面以及設(shè)置在第一平面外的第一環(huán)曲面；第一平面與中心透鏡的后端面重合（即中心透鏡和第一外環(huán)透鏡一體式結(jié)構(gòu)）；中心透鏡前端面的焦距比第一環(huán)曲面的焦距短。
[0062] 三焦點(diǎn)透鏡，包括中心透鏡、第一外環(huán)透鏡和第二外環(huán)透鏡；中心透鏡的前端面為曲面，其后端面為平面；第一外環(huán)透鏡的后端面為平面，其前端面包括設(shè)置在中心的第一平面以及設(shè)置在第一平面外的第一環(huán)曲面；第一平面與中心透鏡的后端面重合；第二外環(huán)透鏡的后端面為平面，其前端面包括設(shè)置在中心的第二平面以及設(shè)置在第二平面外的第二環(huán)曲面；第二平面與第一外環(huán)透鏡的后端面重合；中心透鏡前端面的焦距比第一環(huán)曲面的焦距短；第一環(huán)曲面的焦距比第二環(huán)曲面的焦距短。中心透鏡、第一外環(huán)透鏡和第二外環(huán)透鏡一體式結(jié)構(gòu)。
[0063] 三焦點(diǎn)透鏡，包括中心透鏡、第一外環(huán)透鏡、第二外環(huán)透鏡和第三外環(huán)透鏡；中心透鏡的前端面為曲面，其后端面為平面；第一外環(huán)透鏡的后端面為平面，其前端面包括設(shè)置在中心的第一平面以及設(shè)置在第一平面外的第一環(huán)曲面；第一平面與中心透鏡的后端面重合；第二外環(huán)透鏡的后端面為平面，其前端面包括設(shè)置在中心的第二平面以及設(shè)置在第二平面外的第二環(huán)曲面；第二平面與第一外環(huán)透鏡的后端面重合；第三外環(huán)透鏡的后端面為平面，其前端面包括設(shè)置在中心的第三平面以及設(shè)置在第三平面外的第三環(huán)曲面；第三平面與第二外環(huán)透鏡的后端面重合；中心透鏡前端面的焦距比第一環(huán)曲面的焦距短；第一環(huán)曲面的焦距比第二環(huán)曲面的焦距短；第二環(huán)曲面的焦距比第三環(huán)曲面的焦距短。中心透鏡、第一外環(huán)透鏡、第二外環(huán)透鏡和第三外環(huán)透鏡一體式結(jié)構(gòu)。
[0064] 參照?qǐng)D4和圖5，通過(guò)一次飛秒激光改性、氫氟酸腐蝕過(guò)程制備三焦點(diǎn)透鏡，包括以下主要步驟：
[0065] 步驟一、硬質(zhì)基板材料的清洗：依次使用丙
酮、
乙醇、去離子
水分別
超聲波清洗5min，對(duì)硬質(zhì)基板材料260進(jìn)行有效清洗；硬質(zhì)基板260材料，包括熔融石英、K9玻璃、
硅片中的一種；
[0066] 步驟二、飛秒激光改性：參照?qǐng)D1，飛秒激光發(fā)生器210產(chǎn)生的飛秒激光脈沖280，經(jīng)過(guò)參數(shù)調(diào)制光路220、半透半反鏡或窄帶高反片240，然后通過(guò)光學(xué)聚焦鏡頭250聚焦到硬質(zhì)基板260表面；硬質(zhì)基板260固定在可編程控制三維平移臺(tái)270上。參照?qǐng)D2，將三焦點(diǎn)透鏡凹面結(jié)構(gòu)飛秒激光影響區(qū)分解成三塊區(qū)域，循環(huán)進(jìn)行飛秒激光改性和氫氟酸溶液腐蝕，最終形成具有三焦點(diǎn)透鏡凹面結(jié)構(gòu)的飛秒激光影響區(qū)；其中的飛秒激光改性過(guò)程調(diào)節(jié)的參數(shù)包括：光學(xué)聚焦鏡頭250參數(shù)、激光能量、單點(diǎn)改性的脈沖次數(shù)、掃描改性的路徑。飛秒激光280為一種超短脈沖激光，中心脈寬為30-150fs、波長(zhǎng)為325-1200nm、單脈沖能量為1-100μJ、重復(fù)頻率10Hz-100KHz；光學(xué)聚焦鏡頭250為顯微鏡物鏡，放大倍數(shù)在10-100之間，數(shù)值孔徑NA值0.5-0.95之間；
[0067] 步驟三、氫氟酸溶液腐蝕：將掃描后的石英玻璃置于超聲波環(huán)境的氫氟酸溶液中進(jìn)行選擇性腐蝕，形成硬質(zhì)基板260上的多焦點(diǎn)凹面透鏡結(jié)構(gòu)261，261’為三焦點(diǎn)凹面透鏡261的俯視圖；氫氟酸溶液，為濃度5%-10%的氫氟酸稀溶液，腐蝕溫度根據(jù)對(duì)透鏡的形貌要求控制在20-50℃之間；
[0068] 步驟四、多焦點(diǎn)透鏡復(fù)制：以三焦點(diǎn)凹面透鏡結(jié)構(gòu)262為母版，通過(guò)熱壓工藝，在具有較低熱屈服溫度材料上翻模復(fù)制三焦點(diǎn)凸面透鏡291，291’為三焦點(diǎn)凸面透鏡291的俯視圖。
[0069] 參照?qǐng)D6和圖4，通過(guò)多次飛秒激光改性、氫氟酸腐蝕過(guò)程制備雙焦點(diǎn)透鏡，包括以下主要步驟：
[0070] 步驟一、硬質(zhì)基板材料的清洗：依次使用丙酮、乙醇、去離子水分別超聲波清洗5min，對(duì)硬質(zhì)基板材料260進(jìn)行有效清洗；硬質(zhì)基板260材料，包括熔融石英、K9玻璃、硅片中的一種；
[0071] 步驟二、飛秒激光第一次改性：參照?qǐng)D1，飛秒激光發(fā)生器210產(chǎn)生的飛秒激光脈沖280，經(jīng)過(guò)參數(shù)調(diào)制光路220、半透半反鏡或窄帶高反片240，然后通過(guò)光學(xué)聚焦鏡頭250聚焦到硬質(zhì)基板260表面；硬質(zhì)基板260固定在可編程控制三維平移臺(tái)270上；通過(guò)飛秒激光改性形成第一塊材料改性區(qū)，作為雙焦點(diǎn)凹面透鏡的一部分曲面；所述的步驟二中的飛秒激光280為一種超短脈沖激光，中心脈寬為30-150fs、波長(zhǎng)為325-1200nm、單脈沖能量為1-100μJ、重復(fù)頻率10Hz-100KHz。光學(xué)聚焦鏡頭250為顯微鏡物鏡，放大倍數(shù)在10-100之間，數(shù)值孔徑NA值0.5-0.95之間；
[0072] 步驟三、氫氟酸溶液第一次腐蝕：利用氫氟酸對(duì)石英材料飛秒激光改性區(qū)的高腐蝕率特性，將第一次改性后的石英玻璃置于超聲波環(huán)境的氫氟酸溶液中進(jìn)行選擇性腐蝕，形成硬質(zhì)基板260上的單焦點(diǎn)凹面透鏡結(jié)構(gòu)262，262’為單焦點(diǎn)凹面透鏡262的俯視圖；氫氟酸溶液，為濃度5%-10%的氫氟酸稀溶液，腐蝕溫度根據(jù)對(duì)透鏡的形貌要求控制在20-50℃之間；
[0073] 步驟四、秒激光第二次改性：在已形成的單焦點(diǎn)凹面透鏡結(jié)構(gòu)262
基礎(chǔ)上再次進(jìn)行飛秒激光改性，形成第二塊材料改性區(qū)，作為雙焦點(diǎn)凹面透鏡的第二部分曲面；
[0074] 步驟五、氫氟酸溶液第二次腐蝕：將第二次改性后的石英玻璃置于超聲波環(huán)境的氫氟酸溶液中進(jìn)行選擇性腐蝕，形成硬質(zhì)基板260上的雙焦點(diǎn)凹面透鏡結(jié)構(gòu)263，263’為雙焦點(diǎn)凹面透鏡263的俯視圖；
[0075] 步驟六、多焦點(diǎn)透鏡復(fù)制：以硬質(zhì)基板260上的雙焦點(diǎn)凹面透鏡結(jié)構(gòu)263為母版，通過(guò)熱壓工藝，在具有較低熱屈服溫度材料上翻模復(fù)制雙焦點(diǎn)凸面透鏡290，290’為雙焦點(diǎn)凸面透鏡290的俯視圖。
