飞秒(fs)激光直写(FLDW)是一种激光微纳制造技术，可以将激光脉冲聚焦在材料表面或内部，通过激光与材料的非线性相互作用引起材料性能的局部变化，已被广泛应用微纳光子学、集成光学、微流控等多个领域。传统FLDW存在横向和轴向加工分辨率不对称的问题，轴向分辨率显着拉长，限制了飞秒激光器在3D加工中的应用。

近年来，为了平衡FLDW横向和轴向分辨率的差异，人们提出了几种光束整形技术，例如狭缝整形技术、像散整形技术和交叉束照射技术。然而，这些技术无法实现基于单个物镜的三维各向同性加工。

同时时空聚焦(SSTF)技术最初是为生物成像应用而开发的，现已应用于飞秒激光微加工。SSTF技术提供了新的时间聚焦维度，使其在提高轴向加工分辨率和消除非线性自聚焦效应方面表现突出。

SSTF技术的原理是飞秒激光脉冲的不同频率分量通过光栅在空间上分散，然后通过物镜重新组合，物镜焦点处的脉冲宽度恢复到飞秒水平。

目前，飞秒激光SSTF技术的3D微加工研究大多基于钛宝石啁啾脉冲放大系统，其带宽宽、重复率低，限制了激光加工的速度。因此，将SSTF应用于高重复频率飞秒激光源是同时实现高效率和三维各向同性加工的必然要求。

然而，高重频fs激光源的带宽通常较窄，空间色散引入大量负时间啁啾，激光器本身无法提供足够的时间补偿，导致焦点处的脉宽无法恢复到fs水平，限制了SSTF技术在高重复率激光加工中的应用。因此，使用SSTF高重复率飞秒激光脉冲在透明材料中进行3D各向同性微加工需要额外的时间补偿。

发表在Opto-ElectronicAdvances上的一篇文章的作者提出了一种脉冲补偿方案，通过在高重复率飞秒激光源外部构建脉冲展宽器来生成SSTF飞秒激光脉冲，从而实现真正的3D各向同性微加工，具有可调谐玻璃分辨率范围为8µm至22µm。

该工作采用马丁内斯型脉冲展宽器引入大量正时间啁啾，将输出脉冲宽度展宽至皮秒级别，然后通过光栅对将激光脉冲的不同频率分量在空间上分散并重新组合。通过物镜，物镜焦点处的脉冲宽度恢复到fs水平。实验系统如图1所示。

众所周知，飞秒激光加工效果与写入方向、脉冲能量和加工深度有关。为了验证使用SSTF方案的3D各向同性制造分辨率，作者展示了沿不同方向和不同脉冲能量的不同深度的玻璃线条的光学显微照片(见图2)。

实验结果表明，在SSTF方案中，XZ和YZ平面上的所有横截面轮廓都是对称的圆形，通过改变脉冲可以实现玻璃中8μm至22μm范围内的3D可调谐各向同性制造分辨率飞秒激光的能量和制造分辨率对焦点位置的深度不敏感。这项工作的意义主要是满足高激光加工效率和连续3D可调的各向同性制造分辨率，为激光加工提供了新的技术手段。

为了展示使用SSTF方案在玻璃中制造3D各向同性的独特能力，作者展示了通过SSTF飞秒激光直写和化学蚀刻制造的玻璃内部的3D各向同性微流体结构(见图3)。与传统激光加工相比，SSTF高重复频率飞秒激光脉冲具有效率高、3D可调各向同性制造分辨率等优点。研究成果有望应用于3D微流控芯片、光子芯片和激光3D打印的制造。

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