飛秒激光雙光子三維微細(xì)加工技術(shù)的研究.pdf

1、作為一種新型的激光成型技術(shù),飛秒激光雙光子微細(xì)加工具有真三維的制作能力和亞微米的加工分辨率等技術(shù)特點(diǎn),在MEMS研究領(lǐng)域受到越來(lái)越廣泛的重視.該文結(jié)合高水平大學(xué)建設(shè)重點(diǎn)科研項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.50275140)的主要研究?jī)?nèi)容,研制了飛秒雙光子三維微細(xì)加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并主要對(duì)振蕩級(jí)飛秒激光系統(tǒng)、加工系統(tǒng)的分辨能力、加工重復(fù)率和不同材料的雙光子加工性能等問(wèn)題進(jìn)行了深入研究.該文的主要成果如下:首先,在總結(jié)雙光子激發(fā)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成

2、型特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,自行設(shè)計(jì)、搭建了飛秒激光雙光子三維微細(xì)加工系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)了三維信息存儲(chǔ)等功能在系統(tǒng)中的集成.重點(diǎn)論述了作為雙光子輻射光源的鈦藍(lán)寶石飛秒激光器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能測(cè)試,并對(duì)諧振腔鎖模穩(wěn)定性進(jìn)行了理論上的驗(yàn)證.對(duì)系統(tǒng)中其它重要功能部件也進(jìn)行了詳細(xì)的介紹.其次,該文分別從激發(fā)光強(qiáng)和自由基濃度兩個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的加工分辨率進(jìn)行了理論分析,并最終建立了統(tǒng)一的理論模型.我們還采用逐點(diǎn)提升法制作了不同加工條件下雙光子成型的固化單元,通過(guò)與

3、理論模型的Matlab仿真結(jié)果比較驗(yàn)證理論分析的正確性,在此基礎(chǔ)上探討了重要加工工藝參數(shù)對(duì)系統(tǒng)加工分辨率的影響.同時(shí),該文根據(jù)曝光等效性原理從理論上分析了不同重復(fù)率條件下直線加工的表面質(zhì)量,并從實(shí)驗(yàn)上對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證.根據(jù)建立的理論模型,可預(yù)計(jì)加工系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的分辨能力,確定實(shí)際加工中合適的掃描步距.再次,利用建立的加工系統(tǒng),我們成功地實(shí)現(xiàn)了不同紫外光刻膠材料的三維成型,制作出了多個(gè)具有真三維結(jié)構(gòu)的微器件.對(duì)超支聚合物和二苯乙烯類光聚合物進(jìn)