激光直写技术作为一种先进的光学制作技术,已经在许多领域有了广泛的应用。从国内外激光直写系统的研究情况来看,其研究及应用领域略有不同,国外的研究工作集中在集成电路制造、微光学元件加工、激光直写布线技术、光学检测等领域。国内也有多家研究机构对激光直写系统及工艺进行了大量的研究,主要应用在数码光变图像制作、二元光学元件制作以及各种掩模板制作等领域。本课题设计了一种高速度、大幅面的激光直写系统,在提高光刻幅面的同时,提升光刻速度,并且保证激光刻蚀精度,系统可以应用于单光束激光直写以及干涉型激光直写。本文采用直线电机控制直写平台运动,并且使用高精度光栅尺实现全闭环定位控制。针对高性能直线电机的控制特点,使用PAMC多轴控制卡对激光直写多轴运动系统实现了高速、高精度的控制。本系统达到的点与点间的精度为1um,点内精细度为0.5um,逐点光刻速度可达500dots/s,矢量化速度可达3000dots/s。利用半导体泵浦全固态脉冲激光器(DPSSL)作为光源,在VC++6.0中把图像文件转换成PMAC控制信号,从而控制激光脉冲输出和运动系统的运行,并采用连续脉冲曝光模式进行了高速干涉光刻直写实验,获得了最大幅面为800mm×610mm具有动态或立体效果的宽幅衍射光变图像。本系统已达到工程化水平,具有很高的工业化价值,上述技术指标处于行业领先水平。目前本系统已可以实现大面积点阵正交彩虹全息图及其通用光柱版的制作,并通过后续工艺把所得产品成功投入市场。本文对单光束激光直写在大规模集成电路制造以及激光紧密加工领域的应用也作了一些探索性的研究。