近日，西湖大学工学院仇旻教授课题组开发了面向高功率多光束并行加工的晶圆级碳化硅超构光学平台，相关成果发表于PhotoniX期刊。西湖大学博士后陈博取为论文第一作者，仇旻教授和杜凯凯博士为共同通讯作者。

       高功率激光加工广泛应用于焊接、切割和增材制造。随着激光器输出功率提升，将能量分配至多个加工位置，可在满足单束加工能量需求的前提下实现多点同步加工，提高加工效率。然而，传统多头激光加工系统通常依赖多组分立光学组件，通道数量增加会带来系统体积和装调复杂度上升。如何兼顾功率承载能力、紧凑集成与逐束光场调控，是高功率并行加工面临的关键问题。

       碳化硅的高热导率有助于减小局部热积累，其高折射率有利于通过微纳结构实现相位调控。团队据此构建了由碳化硅衍射光学元件、中继透镜和碳化硅超透镜阵列组成的光学架构，分别完成分束、光束整形和逐束聚焦。各超透镜的相位分布可在设计阶段独立设定，以适配不同的加工需求。在器件制造方面，团队通过步进式拼版纳米压印将单枚超透镜母版复制为阵列工作模具，再结合整片压印与硬掩模图形转移，在4英寸碳化硅晶圆上制备了包含26枚厘米级超透镜的阵列，避免对每片阵列重复进行电子束直写。

       阵列中单枚超透镜口径为1.15厘米，数值孔径为0.5。在1030纳米波长下，实测焦距离散度（3σ）为10.73微米，验证了晶圆范围内的焦距一致性。团队进一步在衍射光学元件入射功率为数百瓦的条件下，实现了不锈钢的四光束并行打点与扫线加工。该研究完成了碳化硅分束器件与超透镜阵列的协同设计、晶圆级制备及高功率加工验证，为紧凑型多光束激光加工系统提供了器件与工艺基础。

文章来源：https://link.springer.com/article/10.1186/s43074-026-00294-8#citeas