飛秒激光微細(xì)加工工藝及微器件加工研究.pdf

1、飛秒激光脈沖經(jīng)強(qiáng)聚焦后，可以在很低的平均輸出功率下實(shí)現(xiàn)GW/cm<'2>量級(jí)的瞬時(shí)激發(fā)光強(qiáng)，與連續(xù)激光和長(zhǎng)脈寬的脈沖激光相比，能以極低的脈沖能量獲得超強(qiáng)光場(chǎng)，并且激光輻照區(qū)淀積的能量難以通過(guò)熱擴(kuò)散途徑逸出輻照區(qū)域。在與物質(zhì)的相互作用中它能快速、準(zhǔn)確地將能量作用在特定的區(qū)域內(nèi)，從而可以獲得諸如極高的分辨率和加工精度等優(yōu)點(diǎn)。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目"飛秒激光功能微部件加工技術(shù)研究"(No.50335050)的資助下，分別對(duì)飛秒激光雙光

2、子聚合產(chǎn)生三維微納結(jié)構(gòu)和飛秒激光熱熔燒蝕微細(xì)加工的作用機(jī)理進(jìn)行了介紹，通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)加工工藝進(jìn)行了研究和優(yōu)化，在此基礎(chǔ)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(shè)計(jì)的飛秒激光微細(xì)加工系統(tǒng)基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了系統(tǒng)功能，包括增加400nm加工光路，增加新移動(dòng)平臺(tái)加大掃描范圍，升級(jí)控制軟件等。同時(shí)通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法，分析了不同環(huán)境參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，并優(yōu)化其參數(shù)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(xì)加工工藝，基于雙光子光化學(xué)反應(yīng)的自由基濃度理論，從理論和實(shí)驗(yàn)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(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)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(shè)計(jì)模型：提出變步距掃描策略提高加工效率。在此基礎(chǔ)上制作了若干微器件。 3．研究了飛秒激光熱熔燒蝕微細(xì)加工的熱作用原理，利用溫度閾值模型結(jié)合實(shí)驗(yàn)，研究了不同加工參數(shù)對(duì)加工形貌的影響。針對(duì)飛秒激