基于LCoS整形飛秒激光微納加工若干問題研究.pdf

1、飛秒激光微納加工技術(shù)具有非常良好的應(yīng)用前景，目前傳統(tǒng)的加工裝置為激光直寫系統(tǒng)，但是加工效率低下，不能滿足批量生產(chǎn)的需求。將其與計(jì)算全息技術(shù)相結(jié)合，利用空間光調(diào)制器加載計(jì)算全息圖實(shí)現(xiàn)并行加工設(shè)計(jì)，可以發(fā)展出高效率、高分辨率，熱影響小和多尺度的微納加工，這對(duì)飛秒激光微納加工的廣泛應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化起到積極推廣的作用。因此，基于空間光調(diào)制器整形飛秒激光的方法引起了廣泛的關(guān)注，它即為更好地實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)的加工提供了方法，也為研究具有新穎特性的飛秒激光光場(chǎng)

2、提供了途徑。本文在現(xiàn)有加工系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出了新的并行加工方法，對(duì)其中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，為今后開展全息調(diào)制飛秒激光矢量場(chǎng)的研究做了一些前期工作。
　　本文課題來源于安徽省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(1308085ME76)和國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(51275502)。本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　介紹了計(jì)算全息技術(shù)在微納加工以及矢量光場(chǎng)的研究現(xiàn)狀，對(duì)讀研期間所跟蹤的相關(guān)課題組的研究成果進(jìn)行了綜述。接著，在現(xiàn)有的雙光

3、子直寫加工系統(tǒng)中，引入空間光調(diào)制器搭建了一套滿足實(shí)驗(yàn)需求的飛秒激光全息并行加工系統(tǒng)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)所用生成傅里葉全息圖的GS算法進(jìn)行簡單分析與優(yōu)化。
　　針對(duì)像素化SLM自身結(jié)構(gòu)的問題，首先從理論上分析了引起零級(jí)光和多級(jí)再生像的原因，接著利用數(shù)字閃耀光柵將一級(jí)再現(xiàn)像移動(dòng)至零級(jí)極大位置從而提高入射光的能量利用率，最后分析了四種配合高通濾波器來消除零級(jí)光干擾的措施，它們分別為疊加發(fā)散波球面因子、會(huì)聚波球面因子、線性相位因子以及綜合使用三種相

4、位因子。成像實(shí)驗(yàn)和圖案式加工實(shí)驗(yàn)均驗(yàn)證了該方法的合理性。
　　針對(duì)具有新特性的飛秒激光光場(chǎng)的研究，首先仿照前期調(diào)研內(nèi)容，搭建了一套基于空間光調(diào)制器和4f相干系統(tǒng)產(chǎn)生矢量光場(chǎng)的系統(tǒng)。由于物鏡數(shù)值孔徑NA較大時(shí)，物鏡的孔障，去極化以及像差等影響無法忽略，于是引入德拜衍射理論分析了這些影響的形成原因，為后續(xù)的補(bǔ)償工作打下基礎(chǔ)。最后運(yùn)用matlab仿真，觀察了徑向偏振光和旋向偏振光在高數(shù)值孔徑下聚焦光場(chǎng)的形貌特征。
　　這些工作將為