【摘要】：飛秒激光憑借其超短脈沖寬度、超高峰值功率等優(yōu)點,在微納制造領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的雙光子聚合加工技術(shù)是通過單點掃描實現(xiàn),它具有加工精度高、加工過程便于控制等優(yōu)勢,但受限于其加工效率低這一缺點,在大面積、大尺度的相關(guān)應(yīng)用中難以得到推廣。計算全息技術(shù)通過對激光波前相位調(diào)制,可以實現(xiàn)任意光場分布,并用于二維圖形化結(jié)構(gòu)的加工。這種加工技術(shù)可以有效提高加工效率,但一般只適用于二維平面加工。為了解決傳統(tǒng)加工技術(shù)效率低下和全息加工的二維局限性問題,本文提出時空調(diào)制技術(shù),引入數(shù)字微透鏡陣列與光柵,在保證加工精度的同時,也提高了加工效率。本文首先介紹了傳統(tǒng)的飛秒激光單點掃描加工技術(shù),利用飛秒激光對玻璃改性,提高氫氟酸對其腐蝕效率。基于此方法,制造出了可調(diào)諧的微透鏡器件,并且分析了相關(guān)的調(diào)制參數(shù)與調(diào)制效果。基于計算傅里葉全息算法,提出一種基于硅基液晶空間光調(diào)制器動態(tài)加載計算全息圖同時控制焦點位置和能量的新型加工方法。利用這一加工方法,成功實現(xiàn)各種可控環(huán)狀結(jié)構(gòu)的加工,并在光學(xué)顯微鏡下測試達(dá)到相應(yīng)效果,證明這種加工方法在飛秒激光微納加工領(lǐng)域具有可行性。最后,本文詳細(xì)介紹了飛秒激光時空調(diào)制技術(shù)。利用數(shù)字微透鏡陣列,可以實現(xiàn)任意二維圖形化的調(diào)制;利用光柵的色散作用,可以將光譜在空間中分開,實現(xiàn)脈沖的展寬;將準(zhǔn)直后的激光通過物鏡聚焦,在后焦面上光譜重合,脈沖寬度重新被壓縮。物鏡聚焦使得激光的空間能量密度在物鏡后焦面達(dá)到最大;后焦面上光譜的重合使得在此位置脈沖寬度達(dá)到最小,使得激光能量密度在時域上達(dá)到最大,從而使得在物鏡后焦面的雙光子激發(fā)效率達(dá)到最高,而離焦后迅速降低。利用此技術(shù)可以實現(xiàn)圖形加工,并且探究了該技術(shù)在單點、單層加工的分辨率的優(yōu)越性。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN249
【圖文】：

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ邋ｏｆ邋Ｓｏｕｔｈａｍｐｔｏｎ邋的邋Ｂｅｎｊａｍｉｎ邋Ｍｉｌｌｓ邋等人提出一種結(jié)合邋ＤＭＤ邋和超快逡逑脈沖，通過多光子聚合，快速實現(xiàn)復(fù)雜圖案化成型技術(shù)。利用該技術(shù)，可以實逡逑現(xiàn)具有２ｐｍ分辨率的結(jié)構(gòu)。圖１．４（ａ）所示結(jié)構(gòu)的高度由光刻膠的厚度決定，（ｂ）逡逑圖所示的結(jié)構(gòu)是在ｌＯＯ＾ｍ厚的光刻膠中加工得到，利用ＤＭＤ單層曝光的結(jié)構(gòu)逡逑通常大于１０ｐｍ，所以傳統(tǒng)的單點掃描疊加（單點高度小于２００ｎｍ）的策略并不適逡逑用于ＤＭＤ層疊加形成復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的加工。逡逑中國科大的Ｙ．Ｘ．Ｒｅｎ等人［２２］，在ＤＭＤ中引入離軸全息、超像素算法和迭代逡逑４逡逑

（ａ）十脈沖曝光加工平面二維結(jié)構(gòu)ＳＥＭ圖。（ｂ）三維螺旋結(jié)構(gòu)ＳＥＭ圖。逡逑等計算方式實現(xiàn)復(fù)場調(diào)制。由于ＤＭＤ輸出信號與灰度值不成線性比例，小化輸出圖案中的失真，需要使用線性校正來校正投影的全息圖。Ｌｅｅ全一種二值全息圖［２４１，如圖１．５（ａ）所示通過在ＤＭＤ加載二值全息圖，可以應(yīng)的出射光模式�？臻g相位和振幅控制的超像素方法能夠獨立調(diào)制光的振幅，同時保持高分辨率與高速調(diào)制［２５］。該方法具有更高的保真度與更誤率。逡逑１．２．３基于相位型調(diào)制器的調(diào)制與加工技術(shù)逡逑硅基液晶（ＬＣｏＳ）空間光調(diào)制器是一種常用的純相位型空間光調(diào)制器。通電壓的大小，控制液晶分子的旋轉(zhuǎn)角度，從而對入射光的相位起到調(diào)制相比于振幅型調(diào)制器，它的能量利用率更高，且可以通過計算全息得到一完美的解析光場。逡逑Ｙ．Ｌｉａｎｇ等研宄者提出一種聚焦貝塞爾光掃描技術(shù)［２６］，利用ＬＣｏＳ空間光將入射高斯光束調(diào)制成多通道貝塞爾光束，通過設(shè)計掃描策略結(jié)合雙光

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本文編號：2739010