飞秒激光加工技术 飞秒激光具有脉冲宽度窄(几个到上百个飞秒)、峰值功率高(最高可达到拍 瓦量级)的特性.从常规飞秒激光振荡器输出的激光经聚焦后可在焦点处得到 1011—1012W/cm2量级的功率密度,而从飞秒激光放大器中得到的聚焦峰 值功率则可以达到1020W/cm2,甚至可达到1021W/cm2 飞秒激光微纳加工的类型 ●激光烧蚀( ablation)微加工 激光烧蚀利用了飞秒激光高强度和短脉冲的特点,它具有比长脉冲激 光(如调Q的Nd:YAG激光)优秀得多的加工效果 双光子聚合( two photopoly2 merization加工 双光子聚合制备三维微纳结构是飞秒激光微纳加工中最独特也是最 具有应用前景的一种方法,它的原理是利用光与物质相互作用的非线 性双光子聚合作用获得远小于衍射极限的加工尺寸
飞秒激光具有脉冲宽度窄(几个到上百个飞秒) 、峰值功率高(最高可达到拍 瓦量级)的特性. 从常规飞秒激光振荡器输出的激光经聚焦后可在焦点处得到 1011 —1012W / cm2 量级的功率密度,而从飞秒激光放大器中得到的聚焦峰 值功率则可以达到1020W / cm2 ,甚至可达到1021W / cm2 。 飞秒激光微纳加工的类型 ⚫激光烧蚀( ablation) 微加工 激光烧蚀利用了飞秒激光高强度和短脉冲的特点,它具有比长脉冲激 光(如调Q的Nd: YAG激光)优秀得多的加工效果 ⚫双光子聚合( two photopoly2 merization)加工 双光子聚合制备三维微纳结构是飞秒激光微纳加工中最独特也是最 具有应用前景的一种方法,它的原理是利用光与物质相互作用的非线 性双光子聚合作用获得远小于衍射极限的加工尺寸 飞秒激光加工技术
飞秒激光微纳加工 反射镜 飞秒激光 中性密度滤光器 物镜 辅助气体 样品 计算机 X平台
飞秒激光微纳加工
双光子聚合加工 ·双光子吸收采用具有超短和超强特性的飞秒激光 作为光源 具有两方面的新颖特性: ①双光子吸收是长波吸收短波发射的过程,激发光对介质 穿透率高,可有效地减少介质对激发光吸收等过程的耗 散和破坏,并能用可见光或近红外光来激励那些原本需 要远紫外光才能激发的体系 ②由于材料的双光子吸收与激发光强的平方密切相关,因 而在紧密聚焦的条件下,双光子吸收仅局限在物镜焦点 处空间体积约为入3(入为入射光波长)的小范围空间内
双光子聚合加工 • 双光子吸收采用具有超短和超强特性的飞秒激光 作为光源 • 具有两方面的新颖特性: ①双光子吸收是长波吸收短波发射的过程,激发光对介质 穿透率高,可有效地减少介质对激发光吸收等过程的耗 散和破坏,并能用可见光或近红外光来激励那些原本需 要远紫外光才能激发的体系 ②由于材料的双光子吸收与激发光强的平方密切相关,因 而在紧密聚焦的条件下,双光子吸收仅局限在物镜焦点 处空间体积约为λ3 (λ为入射光波长)的小范围空间内
激发态 700nm 450nm 350nm 450nm 700nm 基态 单光子激光 双光子激光 图1单、双光子吸收过程示意
为何能突破衍射极限 ·光强依赖性 ·双光子聚合明显的阈值性 ·聚焦后的激光强度在空间上呈高斯或类高 斯分布
为何能突破衍射极限 • 光强依赖性 • 双光子聚合明显的阈值性 • 聚焦后的激光强度在空间上呈高斯或类高 斯分布