發(fā)布時(shí)間：2017-12-26 04:26

  本文關(guān)鍵詞：基于飛秒激光直寫微光學(xué)元件的設(shè)計(jì)與制備研究　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,體積小型化、模塊集成化、功能多樣化、性能穩(wěn)定化與功耗低量化幾乎成為所有儀器設(shè)備和功能器件的發(fā)展方向。以此為契機(jī)誕生的微光學(xué)系統(tǒng)在理論上相對完善,微光學(xué)元器件展現(xiàn)出傳統(tǒng)宏觀光學(xué)元件前所未有的優(yōu)良性能。微光學(xué)的發(fā)展不僅拓寬了光學(xué)領(lǐng)域的研究范圍,使儀器設(shè)備的小型化、集成化成為可能,還給微細(xì)加工領(lǐng)域提出了更高的要求。目前主流的微納加工技術(shù)有光學(xué)曝光、電子束曝光、納米壓印、刻蝕技術(shù)與激光加工技術(shù)。其中飛秒激光直寫技術(shù)憑借其超越衍射極限的加工精度和穿透表面的真三維加工能力與其他微加工手段形成鮮明的技術(shù)互補(bǔ)。飛秒激光直寫技術(shù)應(yīng)用于微光學(xué)元器件的制備已有20多年的歷史。本論文以飛秒激光加工技術(shù)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)并制備了多種尺度的功能化微光學(xué)元器件。主要包括的微光學(xué)元器件有:(一)折射型微光學(xué)元器件:針對邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器的發(fā)光特點(diǎn)設(shè)計(jì)并制備了關(guān)于光軸非對稱的整形微透鏡。將激光器的快/慢軸發(fā)散角分別從60°和9°減小到6.9 mrad和32.3 mrad。制備了變焦微透鏡陣列,該元器件獨(dú)特的光學(xué)功能有望在消場曲、3D實(shí)時(shí)顯示、三維并行加工中發(fā)揮重要作用。(二)衍射型微光學(xué)元器件:在鈮酸鋰內(nèi)部,通過激光誘導(dǎo)折射率改變的方法制備了掩埋型螺旋波帶片。該元器件在復(fù)雜外界環(huán)境中保有穩(wěn)定的光學(xué)性能。在藍(lán)寶石晶體內(nèi)制作了大尺寸消球差波帶片。定量表征了該器件的球差特性并與同尺寸球面鏡和非球面鏡進(jìn)行比較。制作了折射/衍射混合結(jié)構(gòu)產(chǎn)生渦旋光場,大大簡化了渦旋光產(chǎn)生系統(tǒng)的復(fù)雜度。(三)微腔激光器:制備了定向單模懸空微腔激光器。提出通過簡單圓孔修飾的方法實(shí)現(xiàn)微腔激光器性能的提升。本文以飛秒激直寫技術(shù)為基礎(chǔ)、以功能化微光學(xué)元器件的制備為導(dǎo)向,在微光學(xué)元器件的設(shè)計(jì)、制備、表征等方面做了深入的研究。從脆弱的有機(jī)物到堅(jiān)硬的光學(xué)材料,從表面加工到內(nèi)部誘導(dǎo)折射率改變,從定性展示到定量表征,本工作為飛秒激光制備微光學(xué)元器件面向商品化研究做了大量的技術(shù)積累和理論支持。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN256;TN249

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本文編號：1335812