三維光子晶體的計算與制備及飛秒激光微加工系統(tǒng)開發(fā)研究.pdf

1、近年來，飛秒激光雙光子微細加工技術(shù)和光子晶體的相關(guān)研究得到了世界范圍內(nèi)越來越多科研工作者的重視。本文也在上述領(lǐng)域作了大量的研究工作。 首先，本文自行開發(fā)了飛秒激光雙光子微加工系統(tǒng)，并詳細介紹了該系統(tǒng)的光源和光路組成部分；理論分析了光學聚焦系統(tǒng)對微加工區(qū)域尺寸的影響；之后針對該微加工系統(tǒng)的控制部分，本文自行開發(fā)了一套用于控制掃描振鏡的軟件程序；同時對微加工過程中的失真和補償問題進行了討論。 其次，飛秒激光雙光子微加工利用超

2、短脈沖激光與材料發(fā)生的非線性過程，即雙光子光聚合，結(jié)合光斑的三維掃描，從而實現(xiàn)了任意形狀的三維固化成型，分辨率可達納米級。本文討論了雙光子光聚合的原理及其特點，并從理論上推導了其空間分辨率的計算公式；設計了相關(guān)的微加工實驗對上述結(jié)論進行了驗證，同時給了雙光子微加工的兩個實例。 目前，光子晶體的相關(guān)研究取得了令人矚目的進展，光子禁帶結(jié)構(gòu)的理論計算則對光子晶體的實驗制備和應用研究具有重要指導意義。本文詳細推導了光子禁帶的時域有限差分

3、法計算公式，討論了計算過程中的數(shù)值穩(wěn)定、數(shù)值色散、邊界條件以及激勵源的設置等問題；給出了運用該算法所得到的面心立方和金剛石結(jié)構(gòu)三維光子晶體帶隙結(jié)構(gòu)圖，理論證明了上述二結(jié)構(gòu)光子晶體中分別存在著顯著的非完全和完全光子禁帶效應；由此出發(fā)，本文選取了三維Logpile型結(jié)構(gòu)光子晶體作為后續(xù)制備工作的研究對象。 本文最后采用自行開發(fā)的激光微加工系統(tǒng)以及結(jié)合雙光子微加工工藝研究，實驗制備了三維Logpile唧瀧型面心立方結(jié)構(gòu)光子晶體，并借助