飞秒激光三维微细加工技术

双光子吸收几率与光强度的平方成正比,因此,双光子吸收引发光致聚合局限在紧密聚焦的焦点区域,通过控制焦点的扫描运动可实现高精度三维加工。基于该原理,提出了一种利用飞秒激光进行微细加工的技术。根据此技术,建立了飞秒激光三维微细加工系统,该系统包括光源系统、显微镜系统、实时监测系统和精密移动系统等。研究发现,该系统加工的直线线宽最小可达500nm;加工线宽与加工速度成反比;激光功率为2mW时,最大和最小临界加工速度分别为80μm/s和1μm/s;制备出线宽1μm,宽度5μm的“CHINA”复杂结构,以及杆间距、层间距均为5μm的三维木堆型光子晶体结构。实验证实,该技术是一种非常灵活的微细加工技术。     

双光子微加工技术与应用研究

双光子微加工技术是利用材料对飞秒激光束在焦点局部区域发生的双光子吸收现象,并通过逐点扫描来实现微器件三维成型的加工技术．介绍了双光子微加工技术的原理、特点和过程,描述了该加工技术的实验系统,并给出了部分利用该系统获得的初步实验结果,最后简单介绍了双光子微加工技术的一些实际应用。     

飞秒激光双光子聚合三维微纳结构加工技术

飞秒激光双光子聚合微纳加工技术作为重要的三维微纳结构制备手段,已成为国际前沿研究热点。该技术利用激光与物质相互作用的双光子非线性吸收效应和阈值效应,可以突破经典光学理论衍射极限,实现纳米尺度的激光加工分辨力,在三维功能性微纳器件制备领域正在发挥着十分重要的作用。本文在介绍飞秒激光双光子聚合三维微纳加工技术的光物理和光化学过程基本原理的基础上,重点回顾人们在改善加工线宽及分辨力、提高加工效率等方面的研究进展与发展概况。该技术所制备的各种微光学器件、集成光学器件、微机电系统以及生物医学器件,不仅充分展示了飞秒激光双光子聚合三维微纳加工技术的高空间分辨力和真三维加工特点,也为其在相关前沿领域的应用提供具有启发性的思路。最后,对该技术实现高精度、高效率、低成本、大面积、多功能的三维微纳结构加工所存在的挑战和未来发展方向,进行了讨论和展望。     

基于激光捕捉微粒子实现微细加工的新概念研究

利用高倍显微物镜所聚合的激光在粒子表面所产生的辐射压可捕捉几个微米大小的高强度粒子,这些被捕捉的粒子在激光驱动下,能移动、转动及振动,可成为微加工工具,在被加工表面上形成微米乃至纳米级的表面微细切削。基于几何光学模型对捕捉进行数字仿真,所设计形状粒子的加工力最大可达到mW/N101.210-。     

半导体的脉冲激光微细加工的皮秒动力学特性

讨论了皮秒脉冲激光微细加工时半导体中电子－空穴等离子体的作用及动力学特性，指出高密度电子－空穴等离子体使半导体的介电和光特性发生了显著变化，通过测量材料表面反射比的实验表明，它与热熔化模型比较符合，等离子体将能量瞬时转换给晶格，加热晶格到熔点，从而进行微细加工。     

微细加工技术和设备的发展—赴美国考察见闻点滴

本文着重介绍了国外一些微电子设备,包括光刻设备和掩模缺陷修补设备,以及集成光学的发展动态,并对当前出现的一些新技术及光刻技术的前景作了微略的探讨。     

飞秒激光双光子微细并行加工方法

飞秒激光三维微细加工技术具有真三维的制作能力和亚微米的加工分辨率等特点,因此获得越来越多的关注,但其串行工艺加工效率低是其技术难点．为了提高加工效率,搭建了一套飞秒激光并行加工平台,利用微透镜阵列实现飞秒激光分束聚焦,初步实现了双光子微细并行加工,在光敏树脂和玻璃上分别并行加工出多个二维结构,加工单点分辨率达到1．25μm．针对实验结果,对实验的加工一致性和分辨率进行分析,提出了进一步提高加工效率和加工一致性的方法．     

基于多功能加工平台的微细电解加工

电解加工在加工过程中因难以控制加工形状而很少应用在微细加工领域,为了对微细电解加工可行性进行探索,设计了多功能微细加工平台,利用多功能微细加工平台可为微细电解加工在线制作电极,采用低加工电压、低浓度的钝化电解液、高频窄脉冲电源和高速旋转的微细电极,进行了微细电解加工实验,取得了很好的工艺效果,加工间隙是影响加工精度的关键因素,设计了一个加工间隙控制伺服系统,以保证微小的加工间隙,在厚为100μm的不锈钢薄片上用微细电解打孔加工出直径为65μm的微小孔,利用微细电解加工时电极无损耗,提出采用简单圆柱微细电极进行微细电解铣削,加工出较高精度的微结构,取得了较好的工艺效果,从而验证了该微细电解加工装置的微细加工能力和方法的可行性。     

三维微细电火花伺服扫描加工工艺

为提高三维微细电火花加工的加工效率,从而达到工业应用目的,采用放电间隙伺服控制实时补偿电极损耗的技术路线,提出了三维微细电火花伺服扫描加工方法．基础实验验证了伺服扫描加工每层加工深度的一致性,研究了横向扫描加工速度对加工深度的影响规律．在小于1mm2加工区域内的三维结构加工实验结果显示,伺服扫描加工可以便捷地实现三维微小结构的加工成型．进一步在工件与电极之间附加激振,可大幅度地提高放电脉冲的有效利用率以及加工效率．采用φ100μm的钨丝电极,在铜试件上加工深度300μm的典型三维形状,加工时间小于50min．     

微细电化学加工技术

开展了微细电化学加工技术的试验研究工作,内容包括微细电铸和微细电解加工．讨论了微细电化学加工的工艺特点和主要技术步骤．针对若干典型微结构,提出了相应的微细电化学加工方法和技术方案,采取了纳秒脉宽脉冲电流、电化学微铣削等手段,结合若干实例进行了加工试验,例如：微缝电解加工、微轴电解加工、微针尖电解加工及微齿轮模具模芯电铸成型等,获得了很好的试验结果．提出的加工方法在金属零件微制造方面有着重要的应用前景．     

二维和三维微/纳高效精密加工中的纳立体刻印工艺

双光子聚合（TPP）是通过光敏剂中的非线性双光子吸收过程所引发的,其作为一种新工艺,自问世以来,已在二维和三维加工聚合应用领域中得到广泛研究．对于二维纳米图案的加工,纳复制工艺已经演变为体素模板扫描方法．该方法用黑白双色2块图作为设计图案,并转排成体素模板以控制聚焦激光素的开关．复杂的三维微结构也可以采用多重断面分层叠加的方法进行加工,各断面的扫描数据从三维CAD数据中得到．在聚合反应后,没有固化的液态树脂,其采用在树脂上浇注类似于酒精之类溶剂的方法去除,从而显露出聚合的微结构．在前期的工作中,已经成功地加工出了高空间分辨力的三维微光学器件,分辨力约为100nm．微机械器件和光子晶体等的近期研究工作提高了其TPP的效率和精度．介绍了近来开发的基于TPP的一些微加工工艺．     

生物芯片微制造技术

生物芯片是受到国内外普遍重视的新技术,借助于微制造技术研究成果,近年来发展非常迅速。讨论了目前生物芯片所采用的微制造技术的特点、存在的问题和发展前景,对生物芯片的发展具有积极的现实意义。