在微納制造領域，飛秒激光雙光子聚合技術憑借其亞波長加工能力，已成為制備功能性微器件的關鍵手段。然而，傳統單點掃描策略效率低，例如加工一個毫米級的微型花朵陣列需要數小時，嚴重制約了產業化應用。

現有的并行加工技術（如多光束干涉、微透鏡陣列）雖能提升速度，但存在焦點位置固定、加工自由度不足的缺陷，僅適用于周期性結構的制備，無法靈活調控復雜三維形貌。例如，在生物醫學領域，制造“張閉可控"的微執行器時，傳統方法難以實現動態光場與運動平臺的協同控制，導致結構功能受限。因此，如何兼顧高精度、高效率與多自由度加工，是該領域亟待突破的瓶頸問題之一。

針對傳統飛秒激光加工效率低、自由度不足的難題，“動態全息協同三維位移平臺"的復合加工策略，通過三階段技術突破實現高效靈活的三維微結構制備，為復雜微結構的高效制備提供了新范式。

首先，基于液晶空間光調制器直接生成對稱艾里光束，并通過實時切換旋轉全息圖（幀率60 Hz）實現動態連續加工。例如，通過旋轉全息圖并控制曝光時間，僅需1.4 s即可制備出8瓣花朵結構，效率較傳統逐點掃描提升數十倍（圖1）。光場的動態旋轉不僅補足了加工中的角度自由度，還顯著降低了對高精度位移臺的依賴，簡化了設備復雜度。

圖1 動態全息加工示意圖。（a）全息圖旋轉實現動態加工；（b）不同旋轉角度下的全息圖；（c）全息圖旋轉不同角度時，物鏡下光場分布的實測圖

其次，結合毛細力自組裝技術，通過調控溶液環境中的表面張力效應，實現微花朵的“張開-閉合"功能化行為（圖2）。優化激光參數（輻照強度70 mW，曝光時間0.7秒）后，顯影液蒸發時花瓣受毛細力牽引閉合，形成包裹能力更強的微執行器原型，為藥物遞送和微操作提供了新思路。

圖 2 利用液體控制張閉的微花朵結構。（a）液體中張開的微花朵；（b）溶液蒸干后閉合的微花朵

最后，創新性地將動態全息光場旋轉與三維位移臺的直線或圓周運動結合，通過軌跡疊加實現復雜三維結構的高效制備（圖3）。例如，光場旋轉（角速度ω₀）與平臺直線運動（速度v_x, v_y）的矢量疊加，可快速加工出螺距可調的微彈簧及多瓣環形結構。實驗表明，復合加工技術可實現微彈簧結構的高效制備，且結構一致性達亞微米級。

圖3 動態全息復合加工示意圖。 (a)全息圖旋轉運動協同位移臺平行運動; （b）不同旋轉角度下的全息圖

技術優勢方面，本工作凸顯三大亮點：一是高效性，動態全息單次曝光替代逐點掃描，將加工速度提升至秒級；二是靈活性，光場參數（如二次系數、旋轉角度）與位移臺運動協同調控，支持多樣化的三維設計；三是低成本，通過軟件編程實現復雜光場，減少對高精度硬件的依賴，顯著降低設備投入。這些突破為微納制造提供了兼具效率與精度的新方案。

未來研究將聚焦于單次曝光生成任意三維結構的全息算法開發，結合深度學習優化光場設計與相位調控；同時拓展技術至生物兼容材料與柔性電子器件制造，開發可響應外界刺激（如溫度、pH值）的智能微結構。

此外，探索動態全息技術在微機器人、光學超表面等領域的應用潛力，推動微納制造從實驗室向產業化邁進。通過多學科交叉與技術創新，進一步釋放飛秒激光動態全息加工在精密工程與功能器件中的核心價值。

參考文獻： 中國光學期刊網

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