飛秒激光微細加工工藝及微器件加工研究.pdf

1、飛秒激光脈沖經強聚焦后，可以在很低的平均輸出功率下實現GW/cm<'2>量級的瞬時激發(fā)光強，與連續(xù)激光和長脈寬的脈沖激光相比，能以極低的脈沖能量獲得超強光場，并且激光輻照區(qū)淀積的能量難以通過熱擴散途徑逸出輻照區(qū)域。在與物質的相互作用中它能快速、準確地將能量作用在特定的區(qū)域內，從而可以獲得諸如極高的分辨率和加工精度等優(yōu)點。本文在國家自然科學基金重點項目"飛秒激光功能微部件加工技術研究"(No.50335050)的資助下，分別對飛秒激光雙光

2、子聚合產生三維微納結構和飛秒激光熱熔燒蝕微細加工的作用機理進行了介紹，通過理論和實驗相結合的方法對加工工藝進行了研究和優(yōu)化，在此基礎上利用飛秒激光微納加工功能器件做了初步探討。本文的主要成果如下： 1．在自行搭建設計的飛秒激光微細加工系統(tǒng)基礎上，擴展了系統(tǒng)功能，包括增加400nm加工光路，增加新移動平臺加大掃描范圍，升級控制軟件等。同時通過理論和實驗結合的方法，分析了不同環(huán)境參數對系統(tǒng)性能的影響，并優(yōu)化其參數提開系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3、 2．深入研究了飛秒激光雙光子微細加工工藝，基于雙光子光化學反應的自由基濃度理論，從理論和實驗上研究了系統(tǒng)加工分辨率；建立了最大模型和最小模型控制加工粗糙度和精度，引入數學形態(tài)學的膨脹算法和腐蝕算法提高了系統(tǒng)的加工精度，仿真加工器件重建設計模型：提出變步距掃描策略提高加工效率。在此基礎上制作了若干微器件。 3．研究了飛秒激光熱熔燒蝕微細加工的熱作用原理，利用溫度閾值模型結合實驗，研究了不同加工參數對加工形貌的影響。針對飛秒激