研究方向---飞秒激光微加工技术
《飞秒激光刻蚀石英玻璃微加工技术研究》
《飞秒激光刻蚀石英玻璃微加工技术研究》一、引言随着微纳制造技术的飞速发展，飞秒激光刻蚀技术在石英玻璃微加工领域的应用日益广泛。
该技术以其高精度、高效率、低损伤等优点，在光学、光电子学、微机械等领域展现出了巨大的应用潜力。
本文将就飞秒激光刻蚀石英玻璃微加工技术的研究现状、原理、实验方法、结果以及展望等方面进行详细介绍。
二、飞秒激光刻蚀技术原理飞秒激光刻蚀技术是一种利用飞秒激光器产生的高能量、高精度的激光脉冲对材料进行微纳加工的技术。
其原理是利用激光的超高能量和超快脉冲宽度，使石英玻璃材料在极短时间内发生非线性吸收、多光子电离等物理过程，从而达到局部快速熔化、汽化、烧蚀的效果，实现材料的高精度微加工。
三、石英玻璃微加工技术研究现状石英玻璃作为一种重要的光学材料，具有优良的物理化学性能和光学性能，广泛应用于光学仪器、光电子器件、传感器等领域。
然而，石英玻璃硬度高、脆性大，传统的机械加工方法难以实现高精度、低损伤的加工。
因此，飞秒激光刻蚀技术在石英玻璃微加工领域的应用成为了研究热点。
目前，国内外学者在飞秒激光刻蚀石英玻璃的加工工艺、加工质量、加工效率等方面进行了大量研究，取得了一系列重要成果。
四、实验方法与步骤1. 实验材料与设备：选用高纯度石英玻璃作为实验材料，采用飞秒激光器作为加工设备。
2. 实验设计：根据实际需求，设计合理的激光参数（如激光脉冲能量、频率、扫描速度等）和加工路径。
3. 实验步骤：将设计好的加工路径导入飞秒激光器控制系统，启动激光器进行加工。
通过观察和记录实验过程中的现象和数据，分析飞秒激光刻蚀石英玻璃的加工特性。
五、实验结果与分析1. 加工质量：飞秒激光刻蚀石英玻璃具有高精度、低损伤的特点，可实现微米级别的加工精度。
通过优化激光参数和加工路径，可以提高加工质量，降低表面粗糙度。
2. 加工效率：飞秒激光刻蚀技术具有高效率的优点，可以在短时间内完成复杂的微纳加工任务。
然而，过高的激光能量可能导致加工速度降低，需根据实际需求合理调整激光参数。
飞秒激光微加工invivo手术技术
飞秒激光微加工invivo手术技术飞秒激光微加工invivo手术技术，是一种以飞秒激光为基础的微创手术技术。
该技术通过激光器将高能量的飞秒激光束聚焦在非接触的模式下进行微加工，在体内实现高精度、高效率的手术操作。
飞秒激光微加工invivo手术技术在眼科手术、皮肤整形、神经外科等领域有着广泛的应用前景。
飞秒激光微加工invivo手术技术在眼科领域的应用已取得了重要的突破。
传统的眼科手术如准分子激光近视眼手术、角膜屈光手术等需要接触眼球再进行切割，容易导致术后感染、创伤和恢复慢等问题。
而飞秒激光微加工invivo手术技术的出现，使得眼科手术更加安全、精确和快速。
医生可以通过控制激光器在眼球上进行微加工，实现对角膜层进行精细切割、刻蚀和切开。
与传统手术相比，飞秒激光微加工invivo手术技术不需要做皮瓣、刮除角膜等步骤，术后恢复快，更加减少了并发症的风险。
此外，飞秒激光微加工invivo手术技术在皮肤整形领域也有着广泛的应用前景。
传统的皮肤整形手术在手术过程中需要切割皮肤、缝合伤口，术后容易出现瘢痕、疼痛和感染等问题。
而飞秒激光微加工invivo手术技术的出现，使得皮肤整形手术更加精准和安全。
医生可以通过激光器在皮肤表面进行微加工，实现对皮肤的准确切割和组织修复。
由于飞秒激光微加工invivo手术技术不需要切割皮肤，术后不会留下疤痕，术后恢复也更加快速。
此外，飞秒激光微加工invivo手术技术还可以在神经外科领域应用。
传统的神经外科手术需要接触和切割神经组织，操作难度大，容易损伤周围组织。
而飞秒激光微加工invivo手术技术的出现，使得神经外科手术更加精确和安全。
医生可以通过激光器在神经组织上进行微加工，实现对神经组织的准确处理和修复。
由于飞秒激光微加工invivo手术技术不需要直接接触神经组织，术后恢复更迅速，患者的神经功能也能够得到更好的保护。
飞秒激光微加工invivo手术技术的出现为医学领域带来了革命性的突破。
光电子学及应用——飞秒激光技术
光电子学及应用——飞秒激光技术随着科学技术的不断发展，光电子学得到了广泛的应用和深入的研究。
而飞秒激光技术作为光电子学领域的一种重要技术手段，不仅可以开启新的研究领域，还能结合现有技术取得更为优异的结果。
飞秒激光技术在生物学、材料科学、医学等领域均得到了广泛的应用。
一、飞秒激光技术的基本原理飞秒激光技术，是指通过超短脉冲激光对物体进行加工和研究的一种技术。
其核心原理是光子-电子相互作用，即将能量转移到物质的电子上，如超短激光将光子能量转移给物质的材料时，会发生电子激发离子化等过程。
因此，飞秒激光通常采用聚焦光束，使其能量密度足以造成材料内部原子或分子间的电子移动。
此时，物质处于等离子态，即产生高温高压等高复杂物理化学过程，从而实现材料的加工和研究。
二、飞秒激光技术的应用领域1. 生命医学领域飞秒激光技术被广泛应用于生命医学领域，如医学影像学和癌症治疗等。
例如，在眼科治疗中，飞秒激光可以用于角膜切削术，极大地提高了术后视力质量和治疗效率。
同时，在肿瘤治疗中，飞秒激光通过抑制肿瘤细胞的增殖和破坏肿瘤细胞，极大地提高了治疗效果。
2. 材料科学领域飞秒激光技术在材料领域中也有着广泛的应用，如材料表面处理、微加工等。
例如，在材料表面处理中，飞秒激光可以产生微纳米级的精度和高质量的表面处理效果，用于制造高科技产品。
此外，在材料的切割、起泡和成型等加工方面，也有广泛的应用。
3. 量子光学激光的相干性和精度约束是一件困难的工作，飞秒激光技术被广泛应用于量子光学研究当中。
例如在量子计算机的构建中，飞秒激光技术可以把任意两个光子进行数字量子逻辑门控制，从而实现量子计算操作。
同时在更容易实验的系统中，如自旋和波函数的准同态系统中，飞秒激光技术亦在方便的精度控制方面是有很高的应用价值。
三、飞秒激光技术的未来发展方向飞秒激光技术在科技领域中有着较高的价值和发展潜力。
可预见的未来，飞秒激光技术将广泛应用于更广泛的领域和更具挑战性的领域中。
飞秒激光加工方法及其在光学器件制造中的应用
一、概述随着科学技术的不断发展，激光技术在各个领域得到了广泛的应用，其中飞秒激光技术作为一种新型的加工方法，具有独特的优势，成为光学器件制造领域的热点研究对象。
本文将对飞秒激光加工方法进行介绍，并探讨其在光学器件制造中的应用。
二、飞秒激光加工方法概述1. 飞秒激光技术的基本原理飞秒激光是一种脉冲宽度在飞秒量级的激光，也称超短脉冲激光。
其基本原理是利用超短脉冲激光束对材料进行非热效应的加工，实现精密加工和微纳加工。
2. 飞秒激光加工的特点飞秒激光加工具有非常高的能量密度和极短的作用时间，可以实现高精度、微细加工，同时减少材料受热影响的区域，大大降低了激光加工的热损伤。
三、飞秒激光加工在光学器件制造中的应用1. 飞秒激光在光学薄膜加工中的应用飞秒激光可以精确控制在光学薄膜上产生微小的缺陷和结构，实现光学薄膜的微加工和修复，提高光学膜的光学性能和稳定性。
2. 飞秒激光在光学元件加工中的应用飞秒激光可以对光学元件进行微纳加工，制备微结构、光栅、微透镜等，实现光学元件的定制加工，提高光学器件的性能和功能。
3. 飞秒激光在光学器件组装中的应用飞秒激光可以实现光学元件的精确定位、组装和固定，提高光学器件的组装精度和稳定性。
四、飞秒激光加工方法的发展趋势飞秒激光加工技术在光学器件制造中的应用前景广阔，其发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 飞秒激光加工精度的进一步提高随着飞秒激光技术的不断创新，加工精度将会进一步提高，可以实现超精密、超微观的加工。
2. 飞秒激光加工速度的提升未来飞秒激光技术的发展将致力于提高加工速度，实现高效的微纳加工，满足工业化生产的需求。
3. 飞秒激光加工材料范围的拓展飞秒激光加工技术将会拓展到更多的材料加工领域，包括金属、半导体、陶瓷等，扩大其应用范围。
五、结论飞秒激光加工方法作为一种新型的加工技术，在光学器件制造中具有重要的应用前景。
随着飞秒激光技术的不断发展和创新，相信其在光学器件制造领域将发挥越来越重要的作用，为光学器件制造带来更多的创新和突破。
飞秒激光加工技术的原理与应用
飞秒激光加工技术的原理与应用飞秒激光加工技术是一种先进的加工技术，由于其所具有的优越性能，已经被广泛应用于各种领域，包括材料加工、生物医学、光电子等领域。
本文将从单位时间、激光的应用、影响加工效率的因素等方面，介绍飞秒激光加工技术的原理与应用。
一、这种激光的单位时间飞秒激光是指脉冲宽度在飞秒量级（1/fs，10^-15秒）的激光束，它具有光强高、脉冲宽度短、准直性好等特点。
由于飞秒激光的能量密度非常高，能够瞬间将物体表面的原子或分子挪开，形成微小孔洞，从而实现对材料的精密刻蚀。
二、激光的应用飞秒激光加工技术可以被广泛应用于各种材料的加工过程中，包括半导体、生物材料、金属、玻璃、陶瓷等等。
常见的应用包括：微加工、激光粘接、表面处理、微纳加工、微型器件加工等。
例如，在半导体领域，飞秒激光加工技术可以替代传统的化学蚀刻法，实现对半导体芯片的加工。
在光学领域，它可以用于脉冲激光器的制造和反射镜镀膜，使用飞秒激光加工技术可以实现非常高的精度和清晰度，适用于制造高精度光学仪器和元器件。
实验表明，飞秒激光加工技术比传统的加工技术更加精密、更加高效，可以提高生产效率，减少问题，并且可以加工出精准且具有复杂形状的产品。
三、影响加工效率的因素虽然飞秒激光加工技术比其他加工技术更快、更有效，但仍存在一些因素会影响其加工效率。
下文将从以下几个方面进行阐述：1. 材料性质：材料的特性是决定加工效率的关键因素。
不同材料具有不同的光学和物理特性，例如折射率、散射系数、吸收系数等，会直接影响激光对材料的相互作用，从而影响加工效果和速度。
2. 激光参数：激光参数是影响飞秒激光加工效率的另一重要因素。
激光参数包括脉冲能量、波长、脉冲宽度等，这些参数会影响加工表现、结构和材料粗糙度。
3. 加工表面处理：加工表面的处理可以影响加工效率，通过预处理表面，可以提高加工表面的质量级别，从而减少加工过程中的错误率。
4. 加工气体：在加工过程中，加工气体是至关重要的。
飞秒激光微纳加工技术在多种材料加工领域的应用
飞秒激光微纳加工技术在多种材料加工领域的应用1. 引言1.1 飞秒激光微纳加工技术概述飞秒激光微纳加工技术是一种基于飞秒激光的微纳米加工技术，其特点是在极短时间内（飞秒级别）完成材料的加工过程，具有高精度、低热影响区、无需后续加工等优点。
飞秒激光微纳加工技术通过聚焦激光光束在材料表面产生极高的局部能量密度，使材料在极短时间内产生非线性吸收或光离解效应，从而实现微纳米级的加工。
飞秒激光微纳加工技术在材料加工领域具有广泛的应用前景，可以用于金属、非金属、生物、光学、半导体等材料的加工。
随着激光技术和材料科学的不断发展，飞秒激光微纳加工技术将在高精度光学器件、生物医学器件、半导体器件等领域发挥越来越重要的作用。
飞秒激光微纳加工技术的发展离不开材料科学、光学技术、激光技术等多个学科的交叉融合，其应用前景非常广阔。
随着技术的不断进步和创新，飞秒激光微纳加工技术必将在未来取得更加广泛和深入的应用。
2. 正文2.1 飞秒激光微纳加工技术在金属材料加工领域的应用飞秒激光微纳加工技术在金属材料加工领域具有很广泛的应用前景。
飞秒激光可以实现高精度的加工，对于金属材料的微细加工非常适用。
飞秒激光可以在不损伤周围材料的情况下进行加工，因此可以避免出现热影响区和变质现象，保持加工件的完整性和质量。
飞秒激光加工速度快，效率高，可以大幅提升生产效率。
在金属材料加工领域，飞秒激光微纳加工技术被广泛应用于微孔加工、微槽加工、微纳米结构加工等领域。
飞秒激光可以用于制造微型零部件、微型器件和微型模具，广泛应用于微机械、精密仪器、光电子器件等领域。
飞秒激光还可以进行表面改性、激光打标等应用，为金属材料的功能性提升带来了新的可能性。
飞秒激光微纳加工技术在金属材料加工领域的应用前景十分广阔，将会为金属材料加工领域带来更多创新和发展机遇。
随着技术的不断进步和完善，相信飞秒激光在金属材料加工领域的应用将会得到进一步拓展和深化。
2.2 飞秒激光微纳加工技术在非金属材料加工领域的应用1. 陶瓷材料加工：飞秒激光可以在陶瓷材料上进行高精度的微纳加工，例如雕刻微小的凹坑、槽道等结构，可用于制作微型元器件、传感器等应用。
《飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工技术研究》
《飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工技术研究》一、引言随着科技的发展，激光技术逐渐在工业制造、医学、光学等各个领域发挥着越来越重要的作用。
在众多激光技术中，飞秒激光以其独特的优势，如高精度、高效率、低损伤等，在微纳加工领域具有广泛应用。
特别是在石英玻璃的微结构加工中，飞秒激光更是表现出强大的优势。
本文将详细探讨飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工技术，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、飞秒激光的基本原理及特点飞秒激光是一种以脉冲形式输出的激光，其脉冲宽度在飞秒级别（1飞秒等于1e-15秒）。
由于其极短的脉冲时间，使得其在材料加工中具有独特的优势。
首先，飞秒激光具有高能量密度的特点，可以在极短的时间内将能量集中在一个极小的区域内，从而在材料表面产生精确的微结构。
其次，飞秒激光加工过程中产生的热影响区较小，可以减少对周围材料的热损伤。
此外，飞秒激光还具有高度的灵活性和可控性，能够满足复杂微结构加工的需求。
三、石英玻璃及其微结构加工石英玻璃是一种由二氧化硅（SiO2）组成的玻璃材料，具有优良的物理和化学稳定性。
然而，由于其硬度高、脆性大等特点，传统的加工方法往往难以实现对其微结构的精确加工。
而飞秒激光由于其高精度、低损伤的特点，成为石英玻璃微结构加工的理想选择。
四、飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工技术飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工技术主要包括以下步骤：首先，利用高精度的光路系统和计算机控制技术，将飞秒激光束聚焦到石英玻璃表面；其次，通过控制激光的能量密度和扫描速度等参数，实现不同深度的微结构加工；最后，通过后续的抛光和清洗等工艺，得到满足要求的微结构表面。
在具体实施过程中，需要关注以下几个关键因素：一是激光参数的选择和优化，包括激光能量、脉冲宽度、重复频率等；二是加工过程的控制技术，如光路稳定性、加工速度等；三是加工后的表面处理技术，如抛光、清洗等。
这些因素都会对最终的加工结果产生重要影响。
五、实验研究及结果分析本部分通过实验研究飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工过程。
飞秒激光高效并行微孔加工技术研究
飞秒激光高效并行微孔加工技术研究张骆;翟中生;吕清花;陈波;刘顿【摘要】针对飞秒激光加工微孔过程中加工效率慢的问题,提出基于GSW算法的液晶空间光调制器的并行加工技术.利用液晶空间光调制器模拟光栅产生多光束的方法和迭代算法的原理,运用GSW算法计算10×10阵列和字符"H""B""U""T"微孔群的多光束全息图,将这些全息图加载到SLM中,利用CCD相机观察多光束效果,并在柔性电路板上进行加工实验.实验结果表明,本方法产生多光束数量可达100束,字符并行加工中光束均匀性超过0.73,加工微孔孔径尺寸偏差为1.34μm,多光束均匀性超过0.89.因此,此微孔加工技术是一种高效的并行加工方式.【期刊名称】《湖北工业大学学报》【年(卷),期】2018(033)004【总页数】5页(P18-21,32)【关键词】飞秒激光;多光束打孔;液晶空间光调制器;GSW算法【作者】张骆;翟中生;吕清花;陈波;刘顿【作者单位】湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉 430068;湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉 430068;湖北工业大学理学院,湖北武汉 430068;湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉 430068;湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉 430068【正文语种】中文【中图分类】TN249飞秒激光具有超短的脉宽，能够在极短的时间尺度内与材料作用，而不产生烧蚀，属于“冷加工”[1]，有着热影响区域小、精度高等优点[2]。
飞秒激光在金属材料上打孔所需的单脉冲能量常为微焦级，而飞秒激光器输出单脉冲能量远远高于所需的能量，若是用传统单光束加工方式，激光器输出能量大部分被浪费，导致加工效率低。
因此，研究飞秒激光并行加工具有重要的研究价值和意义 [3]。
典型的并行加工方法有分束镜法[4]、DOE(Diffractive Optical Elements)法[5]、多光束干涉法[6]等，这些方法各有优缺点。
_飞秒激光微加工_打孔_的文献综述_王敏
飞秒激光微纳加工原理再解析
标题：飞秒激光微纳加工原理再解析引言：飞秒激光微纳加工是一项在微纳米尺度上进行材料加工的技术，通过使用飞秒激光来实现高精度的加工过程。
而为了更好地理解飞秒激光微纳加工的原理，我们将在本文中进行深入解析，探讨其关键技术和应用领域，并分享对这一概念的观点和理解。
一、飞秒激光微纳加工的原理概述 1.1 飞秒激光的特点飞秒激光具有极短的脉冲宽度和高峰值功率，能够在纳秒级别内完成材料加工过程。
其独特的特点使得飞秒激光在微纳米尺度加工中表现出许多优势。
1.2 飞秒激光与材料的相互作用飞秒激光与材料的相互作用主要是通过非线性吸收和等离子体形成来实现的。
深入理解这些相互作用机制对于掌握飞秒激光微纳加工的原理至关重要。
二、飞秒激光微纳加工的关键技术 2.1 飞秒激光系统飞秒激光微纳加工的实现需要先进的飞秒激光系统，其中包括脉冲产生、波长选择和束形整形等关键技术。
2.2 光束传输和聚焦技术飞秒激光的材料加工效果很大程度上取决于光束的聚焦质量。
因此，光束传输和聚焦技术是飞秒激光微纳加工中不可忽视的关键环节。
2.3 加工控制和精度控制技术飞秒激光微纳加工的精度控制对于获得高质量的加工效果至关重要。
加工控制和精度控制技术的发展为飞秒激光微纳加工提供了更大的灵活性和可控性。
三、飞秒激光微纳加工的应用领域 3.1 微纳加工领域飞秒激光微纳加工已经广泛应用于微加工领域，例如微电子器件制造、光子学芯片加工以及微纳米结构的制备等。
3.2 生物医学领域飞秒激光微纳加工在生物医学领域也有广泛的应用，包括细胞操作、生物组织材料加工以及生物感应器的制备等。
3.3 光学加工领域飞秒激光微纳加工对于光学器件的制造和改性也具有重要意义，例如光学透镜加工、光波导制备以及光学纳米结构的制备等。
四、对飞秒激光微纳加工的观点和理解飞秒激光微纳加工作为一种高精度的加工技术，具有广泛的应用前景。
然而，它仍面临一些挑战，例如加工速度的提升和成本的降低等。
通过对飞秒激光微纳加工的深入理解和持续技术创新，相信这一领域将会迎来更大的发展和突破。
基于空间光调制技术的飞秒激光微纳加工
内容摘要飞秒激光加工表面微纳米结构作为一种新型的、多用途的纳米材料制备技术被广泛应用于物理、生物、信息等多领域中，然而传统的飞秒激光加工往往采用逐点扫描的方法，效率低下。
借助于LCoS SLM (Liquid Crystal on Silicon-Spatial Light Modulator)的空间光调制技术能够通过相位调制实现对飞秒激光焦平面光场的空间整形，将其用于无掩膜并行加工，可以在保证加工精度的同时极大提升加工效率。
本文研究了空间光调制器的构造和工作原理，对基于LCoS SLM的多种光场图形化算法进行了分析、模拟、改进和实验验证，主要研究结果如下：首先，本文研究并总结了基于时空干涉的新型空间整形系统的原理，它相比传统技术更加简单灵活并有更高的效率。
然而此技术中的缩束系统造成的成像畸变严重影响了加工的准确性。
本文模拟并分析了该系统中的畸变现象，利用空间光调制器的相位全息图补偿畸变引起的空间光场的位置变化和光强分布不均。
此方法可使曝光处干涉图案的最大偏移量由10.66 μm趋近于0，在实验中将相对最大偏差由60.42 %降至8 %以下，并使该处二维光强分布趋近于平顶光。
该算法降低了时空干涉的飞秒激光空间整形技术对于缩束成像系统的设计需求，节省了成本与时间。
基于以上方法，在不锈钢表面拼接加工出了1.5 × 1.5 mm的具备多级别防伪能力的二维码图案。
此外，本文还模拟并验证了借助MPFL(Multiplexed Phase Fresnel Lenses)算法实现的多路菲涅尔透镜全息图和对其改进得到的柱透镜全息图，成功将激光光场调制为点阵和直线分布，并通过GS(Gerchberg–Saxton)算法和GSW(Weighted Gerchberg–Saxton)算法得到了将光场调制为面状分布的计算全息图，大幅提升了焦平面处的光强均匀性。
关键词：飞秒激光，空间光调制器，微纳加工，无掩膜加工ABSTRACTAs a new multi-purposed nanomaterial processing technology, the surface micro-nanostructures processed by femtosecond laser are widely used in many fields, such as physics, biology and information. The spatial light modulation technology based on LCoS SLM(Liquid Crystal on Silicon-Spatial Light Modulator) can realize the spatial shaping of femtosecond laser focal plane light field through phase modulation, which can apply to the parallel processing without mask, so as to ensure the processing precision as well as to raise the efficiency much higher than the traditional point by point scanning processing technology.This work introduces the structure and working principle of spatial light modulator, and does some analysis, simulation and improvements on a series of optical field graphics algorithms based on LCoS SLM. A series of experiments are applied to verify that.This work will investigate and summarize principles of a spatial shaping system based on the spatiotemporal interference which is more easy, flexible and efficient than traditions. However, the imaging distortion introduced by the shrink-beam system has huge influence on the accuracy of processing. This work simulates and analyzes the distortion of the systems, and provides a method to adjust the phase hologram from a spatial light modulator via compensating for the position changes and the uneven light distribution from the distortion. The method can make the maximum deviation of the interference pattern near the exposure point approach 0 from 10.66 μm, the relative maximum deviation reduce from 60.42 % to under 8% and the two-dimension light intensity distribution get close to flat-top. The algorithm reduces the design requirement on the system, cost and time are saved. Thehigh-precision large-area micro-nanostructures are realized successfully fabricated on a stainless steel surface based on this system, including the 1.5 × 1.5 mm QR code with multi-level anti-counterfeiting ability.Furthermore, the multiplexed Fresnel lens hologram are simulated by using the MPFL(Multiplexed Phase Fresnel Lenses). The cylindrical lens hologram is obtained by improving simulation, which modulates the laser field into dot matrix and linear distribution. By using the GS algorithm and the GSW algorithm, a computer hologram to modulate the light field into a planar distribution is obtained. The light intensity uniformity is immensely improved at the focal plane.Keywords: [Femtosecond laser] [Spatial light modulator] [Micro/nano fabrication] [Maskless fabrication]目录内容摘要 (I)ABSTRACT (i)第1章绪论 (1)1.1 飞秒激光加工技术 (1)1.2 飞秒激光加工表面微纳米结构的特性及应用 (2)1.3 空间光调制技术用于加工表面微结构 (4)1.4 课题的意义和主要研究内容 (5)第2章空间光调制技术研究 (8)2.1 空间光调制器介绍 (8)2.2 空间光调制器的构造和原理 (9)2.3 本章小结 (13)第3章基于时空干涉的空间整形畸变校正及加工应用 (14)3.1 基于时空干涉的空间整形的优势与缺陷 (14)3.2 实验装置 (16)3.3 畸变校正的算法与模拟 (17)3.4 光强校正的算法与模拟 (19)3.5 畸变与光强校正的实验验证 (22)3.6 畸变与光强校正用于拼接制备大面积微结构 (24)3.6.1 拼接微结构的试验 (24)3.6.2 拼接制造基于二维码的多级防伪结构 (26)3.6.3 拼接制造仿生疏水结构 (29)3.7 本章小结 (30)第4章基于MPFL算法的点阵与线状分布光场空间整形 (31)4.1 MPFL算法的原理和改进 (31)4.2 “点”与“线”空间整形的实验验证 (32)4.3 本章小结 (34)第5章基于GS算法的平面衍射光场整形 (35)5.1 衍射光学元件 (35)5.2 GS算法的原理和模拟 (35)5.3 对GS算法的改进和模拟 (38)5.4 实验验证 (41)5.5 本章小结 (43)第6章结语 (45)总结 (45)展望 (46)科研成果 (47)参考文献 (48)致谢54第1章绪论1.1 飞秒激光加工技术激光拥有极高的单色性、方向性、相干性和相比普通光源超高的亮度（能量输出）等特点[1]，此外还可根据对功率、波长、脉宽等多种需求进行选择和适配。
飞秒激光微加工的研究进展
飞秒激光微加工的研究进展顾理;孙会来;于楷;赵方方【摘要】The article reviews the progress of micro-fabrication by femtosecond laser at home and abroad in recent years. Femtosecond laser pulses have undergone through the laboratory process to become a useful tool for material mi-cro-nano-processing in industrial field. In this paper, we introduce the process of femto-second laser precise micro-nanofabrication. Two different fabrication mechanisms are described which are laser ablation and two photo polymerization. Finally,the existing problems and future development of micro-manufacture by femtosecond laser are discussed.%综述了近年来国内外利用飞秒激光微加工的研究进展.飞秒激光脉冲作为材料微纳加工的一项工具,已经从实验室进入到工业化阶段.介绍了飞秒激光在微纳加工领域的一些研究情况,分别就飞秒激光烧蚀微加工以及双光子聚合加工进行了阐述.最后分析了飞秒激光微加工目前存在的问题及未来发展的主要方向.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2013(043)001【总页数】5页(P14-18)【关键词】飞秒激光;微加工;烧蚀;双光子聚合【作者】顾理;孙会来;于楷;赵方方【作者单位】天津市现代机电装备重点实验室天津工业大学机械工程学院,天津300387;四川省制造与自动化重点实验室西华大学,四川成都610039;天津市现代机电装备重点实验室天津工业大学机械工程学院,天津300387;四川省制造与自动化重点实验室西华大学,四川成都610039;辽宁省铁岭港华燃气有限公司技术设备部,辽宁铁岭112000;天津市现代机电装备重点实验室天津工业大学机械工程学院,天津300387;四川省制造与自动化重点实验室西华大学,四川成都610039【正文语种】中文【中图分类】TN2491 引言激光作为20世纪最伟大的发明之一，自1960年Maiman利用红宝石实现的第一台激光器，已经经历了五十余年。
飞秒激光对材料加工的影响研究
飞秒激光对材料加工的影响研究飞秒激光作为一种先进的光学技术，在材料加工领域中扮演着越来越重要的角色。
它具有高精度、高效率、高质量、低污染等优点，成为了材料加工领域的研究热点之一。
本文将就飞秒激光在材料加工中的应用现状、存在的问题及未来发展方向进行探讨。
一、飞秒激光在材料加工中的应用现状随着材料工程技术的不断发展，飞秒激光在材料加工领域中的应用逐渐增多。
飞秒激光通过透过材料的方式与物质相互作用，可以对材料表面进行细微的雕刻和刻蚀。
在高精度雕刻、纳米加工等领域中得到了广泛的应用。
例如，在纳米技术领域，飞秒激光可以对纳米材料进行加工和制备。
通过激光与金属纳米粒子的相互作用，可以在纳米材料表面上形成不同大小、形状和排列方式的结构体系，从而实现材料的调控和功能化改造。
此外，在生物医学、半导体制造等领域，飞秒激光也得到了广泛的应用。
例如，飞秒激光可以用来切割和刻蚀人体气道、血管及其他组织样本，对生物医学研究和医学治疗有着重要的意义。
在半导体制造中，飞秒激光可以用来进行电路板的加工、光电器件的制作等。
二、飞秒激光对材料加工存在的问题虽然飞秒激光在材料加工领域中应用广泛，但其应用仍存在着许多问题。
其中最为突出的问题是光纤光学超短脉冲激光器的可控性、稳定性和安全性。
提高激光的稳定性对于细致、精密的加工是非常必要的。
因为这种激光的加工速度非常快，所以它能够快速切割和刻蚀材料，但在加工的时候如不稳定，加工出的物品有时会有些偏差，导致最终产品的质量不太理想。
此外，飞秒激光的可控性也需要更进一步的研究。
虽然激光材料加工领域已经有不少成熟的控制方案，但总体来说，飞秒激光从技术上还有很多地方可以改善。
比如，如果能够对激光的工作频率、功率和波长等参数进行精细调整，那么飞秒激光对材料加工的影响将会更加深入和精准。
三、飞秒激光在未来的发展方向虽然飞秒激光在材料加工中还存在一些问题，但未来的发展仍然值得期待。
加强对激光器的研发和改进，同时提高其可靠性和安全性，将是未来飞秒激光技术发展的重点。
飞秒激光微孔加工
光器逐渐商业化 ， 基于飞秒激光的应用研究日益成 为热点 。 研究 表 明 ， 相比长脉冲激光加工的明显熔化现 飞秒激光应用在微孔加工中具有高精度 、 极小化 象，
３ ８］ ３ ９］ 、 重铸 ［ 高可控性和可重复性 ［ 的特点 。 如图 １ 所 ［０］ 在钢 、 硅、 铜的薄层 材 料 示， １ ９ ９ ６年， Ｃ ｈ ｉ ｃ ｈ ｋ ｏ ｖ等 ４
１ 引 言
近些 年， 超短脉冲激光在精密加工领域备受关
１～３］ 。 由于超短脉冲激光脉宽短于绝大多数物理 注［
１ ４～１ ６］ １ ７］ １ ８～２ ０］ 、 、 、 波导 ［ 表面微 纳 结 构 ［ 微 流 体 装 置［ 微 ２ １～２ ４］ ２ ５， ２ ６］ 、 传感器 ［ 三维光子晶体结构 ［ 等 。 飞秒激光
（ ） 北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ １ 摘要 飞秒激光具有超快 、 超强的特性 ， 在微孔加工 中 有 着 独 特 的 优 势 ， 尤 其 是 针 对 高 品 质、 大深径比的微孔加工 有着不可替代的作用 。 介绍了超短脉冲激光微孔加工的优势以及研究意义 ， 综述 了 近 十 几 年 来 基 于 超 短 脉 冲 激 光 并讨论了材料 、 激 光 脉 冲 参 数、 加工方式和加工环境等因素对超短脉冲激光微孔加工的影 的微孔加工研究现状 ， 响 。 指出了现阶段超短脉冲激光微孔加工的应用前景 ， 并总结了超短脉冲激光微孔加工当前所面临的挑战， 以及 今后的研究重点 。 关键词 超快光学 ； 超短脉冲激光 ； 微孔加工 ； 飞秒脉冲 ； 脉冲序列 ： ／ 中图分类号 Ｏ ４ ３ ６ 文献标识码 Ａ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ７ ８ ８ Ｃ Ｊ Ｌ ２ ０ １ ３ ４ ０． ０ ２ ０ １ ０ ０ １
《飞秒激光刻蚀石英玻璃微加工技术研究》
《飞秒激光刻蚀石英玻璃微加工技术研究》一、引言随着科技的飞速发展，微纳加工技术在众多领域中发挥着越来越重要的作用。
其中，飞秒激光刻蚀石英玻璃微加工技术因其独特的优势，正受到广泛的关注。
该技术具有高精度、高效率、非接触性等优点，被广泛应用于微电子、光子晶体、生物医学等领域。
本文将针对飞秒激光刻蚀石英玻璃微加工技术进行深入研究，探讨其原理、工艺及实际应用。
二、飞秒激光刻蚀石英玻璃的原理飞秒激光刻蚀石英玻璃的原理主要基于激光与物质相互作用的物理过程。
飞秒激光具有极高的峰值功率，能够在极短的时间内将激光能量传递给石英玻璃，使其局部温度迅速升高，从而达到刻蚀的目的。
此外，飞秒激光的脉冲宽度极短，能够减小热影响区，保证加工的精度和效率。
三、飞秒激光刻蚀石英玻璃的工艺研究1. 激光参数的选择：飞秒激光的脉冲宽度、重复频率、能量密度等参数对刻蚀效果具有重要影响。
通过优化这些参数，可以获得更好的刻蚀质量和效率。
2. 加工环境的控制：在微加工过程中，环境因素如温度、湿度、气压等也会影响加工效果。
因此，需要控制好加工环境的各项参数，以保证加工的稳定性和可靠性。
3. 工艺流程的优化：通过改进工艺流程，如预处理、激光加工、后处理等步骤，可以提高飞秒激光刻蚀石英玻璃的效率和质量。
四、飞秒激光刻蚀石英玻璃的应用研究1. 微电子领域：飞秒激光刻蚀石英玻璃可用于制备微型光学元件、光波导等器件，提高微电子产品的性能和可靠性。
2. 光子晶体领域：飞秒激光刻蚀技术可以制备出具有特定结构的光子晶体，具有优异的光学性能和力学性能。
3. 生物医学领域：飞秒激光刻蚀技术可用于制备微型医疗器械、生物传感器等，具有广泛的应用前景。
五、实验研究及结果分析本部分将详细介绍飞秒激光刻蚀石英玻璃的实验过程及结果分析。
通过设计不同的实验方案，如改变激光参数、加工环境等，分析其对加工效果的影响。
同时，通过对比实验结果，验证了飞秒激光刻蚀石英玻璃的优越性。
六、结论与展望本文对飞秒激光刻蚀石英玻璃微加工技术进行了深入研究。
飞秒激光对金属和半导体薄膜的烧蚀与微加工研究的开题报告
飞秒激光对金属和半导体薄膜的烧蚀与微加工研究的开题
报告
一、选题背景
现代制造业中，微加工技术得到了广泛应用。
对于金属和半导体材料的微加工，飞秒激光作为一项重要的技术逐渐得到了人们的关注和研究。
飞秒激光具有超快和超
短的特点，可以实现高精度、高效率和高质量的微加工。
因此，飞秒激光技术在微电
子技术、光学器件、生物医学等领域具有广泛应用。
本研究将主要探讨飞秒激光在金属和半导体薄膜的微加工中的烧蚀效应。
通过对其烧蚀过程的研究，提高飞秒激光的微加工效率和质量，促进其在实际生产中的应用。
二、研究目的
1.研究飞秒激光的物理性质及其对金属和半导体材料的微加工特点。
2.探究飞秒激光对金属和半导体薄膜烧蚀过程的机理和规律。
3.优化飞秒激光烧蚀条件，提高微加工效率和质量。
三、研究方法
1.实验采用飞秒激光器及相关控制仪器进行烧蚀实验。
2.分析实验数据，探究飞秒激光对材料的烧蚀机理和规律。
3.结合实验数据和分析结果，优化飞秒激光的烧蚀条件，提高微加工效率和质量。
四、创新点
1.基于飞秒激光的特点对金属和半导体材料进行微加工研究，提高微加工的效率和质量。
2.探索不同材料在飞秒激光烧蚀过程中的烧蚀机理和规律，为后续相关研究提供新的方向和思路。
3.通过实验和分析，优化飞秒激光烧蚀条件，使其在实际生产中的应用更加广泛。
《飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工技术研究》
《飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工技术研究》一、引言随着科技的不断进步，微纳米技术已经成为众多领域中的关键技术之一。
飞秒激光技术在微结构加工中有着突出的应用效果，其在石英玻璃等材料上的微结构加工具有独特的技术优势。
本文旨在深入探讨飞秒激光在石英玻璃上微结构加工的技术原理和实验研究，为该技术的进一步发展和应用提供理论依据和实验支持。
二、飞秒激光技术概述飞秒激光技术是一种利用飞秒级脉冲激光进行材料加工的技术。
其激光脉冲宽度极短，能量高度集中，能够在材料表面产生高精度的微结构。
飞秒激光加工具有非线性作用、低热影响区、高精度等特点，广泛应用于各种材料的高精度加工中。
三、石英玻璃及其特性石英玻璃是一种高硬度的光学材料，具有优良的光学性能和化学稳定性。
其独特的物理和化学性质使得其在许多领域有着广泛的应用，如光学仪器、光学通信、医疗设备等。
然而，由于其硬度高、脆性大，石英玻璃的加工难度较大。
因此，寻求一种高效、精确的加工方法对于石英玻璃的应用具有重要意义。
四、飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工技术（一）技术原理飞秒激光在石英玻璃上微结构加工的主要原理是利用高能飞秒激光脉冲在材料表面产生高精度的微结构。
通过控制激光的能量、脉冲频率、扫描速度等参数，可以在石英玻璃表面实现高精度的切割、打孔、雕刻等操作。
同时，由于飞秒激光的脉冲宽度极短，其热影响区域小，可以降低热损伤和裂纹产生的风险。
（二）实验方法与步骤1. 样品准备：选择优质的石英玻璃作为加工对象，对其进行预处理以获得理想的表面状态。
2. 实验设备：采用先进的飞秒激光加工系统进行实验，包括飞秒激光器、计算机控制系统、三维精密工作台等。
3. 参数设置：根据实验需求，设置合适的激光能量、脉冲频率、扫描速度等参数。
4. 实验过程：在计算机控制下，使飞秒激光器按照预设的路径在石英玻璃表面进行扫描，实现微结构的加工。
5. 结果检测：通过显微镜观察和测量，对加工后的微结构进行精度和质量的检测。
飞秒激光微加工新技术研究
飞秒激光微加工新技术研究近年来，飞秒激光微加工技术得到了广泛的关注和研究，成为了材料科学领域的一个重要的研究方向。
该技术的出现，是由于传统微加工技术已经不能满足微制造技术的要求，也是由于飞秒激光的特殊性质使得其在微加工方面具有非常重要的应用。
飞秒激光微加工技术是指通过使用飞秒激光在微米和亚微米尺度上进行材料加工和制造的一种技术。
它具有高能量密度、非热性、高精度、高效率和低侵入性等特点，可以加工出高精度的微精细构造，在微电子、微机械、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
首先，飞秒激光微加工技术在微电子领域的应用非常广泛。
飞秒激光微加工技术可以制造高质量的微电子元件和器件。
例如，飞秒激光在薄膜电晕放电器元件上的加工，可以产生非常高的效率和抗干扰性能，对高电频的微电子元件的制造提供了更好的技术保障。
此外，飞秒激光微加工技术还可以用于制造高密度的电子线路和电子芯片，这对于今后的微电子技术发展具有重要的意义。
其次，飞秒激光微加工技术在微机械领域的应用也非常广泛。
飞秒激光加工出来的微机械构造具有高精度、高灵敏度、高鲁棒性和高性价比等特点，因此在微机械的制造和研究方面得到了广泛应用。
飞秒激光可以制造微机械零部件，例如微泵、微阀门、传感器等，这些微机械零部件在医疗、环保、精密机械等领域都有广泛的应用。
此外，飞秒激光微加工技术还可以用于微型化机械加工，可以在微米和亚微米尺度上制造出非常高精度的微型机械结构和零部件。
再次，飞秒激光微加工技术在生物医学领域的应用也非常广泛。
飞秒激光可以通过在生物细胞和组织中进行非侵入性的加工，改变组织和细胞的物理和化学特性，进而研究生命基础科学问题和开发新的临床治疗手段。
在生物医学领域，飞秒激光微加工技术已经用于生物组织切割、细胞操作、微通道制造、纳米颗粒合成和基因操作等领域。
综上所述，飞秒激光微加工技术是一种非常有前途的新技术，在微电子、微机械和生物医学领域都有广泛的应用。
鉴于它的高精度、高效率、低侵入性等特点，相信这项技术在未来将会得到广泛的发展和应用。
飞秒激光技术在材料表面微加工中的应用
飞秒激光技术在材料表面微加工中的应用飞秒激光技术是一种高精度的激光加工技术，它在微电子学、光学、材料科学、生物医学等领域得到了广泛应用。
利用飞秒激光技术，可以对材料表面进行微加工，实现纳米级的高精度加工，具有很高的应用价值。
飞秒激光技术的基本原理是利用超快速的飞秒激光脉冲，使材料表面的电子受到激发和扰动，进而发生化学反应和物理变化，从而实现表面微加工。
与传统激光加工技术不同，飞秒激光技术的激光脉冲持续时间极短，仅有几飞秒（10^-15 s）的时间，因此可以实现纳米级的高精度加工。
飞秒激光技术在材料表面微加工中的应用非常广泛。
例如，可以利用飞秒激光技术制造微型结构，如微镜头、微透镜等光学元件，在光学领域具有重要的应用价值。
此外，飞秒激光技术还可以制造微型管道、微孔阵列等微流控结构，在生物医学领域具有广泛的应用前景。
最近，飞秒激光技术在材料表面的微加工中又有了新的应用。
研究人员发现，飞秒激光脉冲可以实现材料表面的纳米结构形成，使材料表面具有特殊的物理和化学性质。
例如，可以制造具有超级疏水、超级亲水等特殊表面性质的材料，具有广泛的应用前景。
此外，飞秒激光技术还可以制造具有微纳米结构的超级黑色材料，如碳纳米管阵列、纳米金属阵列等，具有很高的吸光性能，可以应用于太阳能电池、光学传感等领域。
飞秒激光技术在材料表面微加工中的应用还具有很多挑战和问题需要解决。
例如，高能量的飞秒激光脉冲容易导致材料表面的局部熔化和燃烧，影响加工效果。
此外，飞秒激光技术在加工大型工件时面临着加工速度慢、加工质量不稳定等问题。
因此，我们需要进一步深入研究飞秒激光技术在材料表面微加工中的机理和特性，探索新的加工方法和工艺，提高加工效率和加工质量。
总的来说，飞秒激光技术在材料表面微加工中具有广泛的应用前景。
通过不断深入地探索和研究，我们相信飞秒激光技术在材料加工领域的应用会越来越广泛，为我们的科技和生产带来更多的创新和发展。
飞秒激光微加工的研究进展
ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ． Ｆｅ ｍｔ ｏ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｐｕ ｌ ｓ ｅ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ｏ ｎ ｅ ｔ ｈｒ ｏ ｕｇ ｈ ｔ ｈｅ ｌ ａ ｂｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｙ ｒ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｔ ｏ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ａ ｕｓ ｅ ｆ ｕ ｌ ｔ ｏ ｏ ｌ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｅ ｉａ ｒ ｌ ｍｉ —
第４ ３卷 第 １期
２ ０ １ ３年 １ 月
激 光 与 红 外
Ｌ ＡＳ ＥＲ ＆ Ｉ ＮＦ Ｒ ＡＲＥ Ｄ
Ｖｏ Ｉ ＿ ４ ３． Ｎｏ． １
Ｊ ａ ｎ ｕ ａ ￣， ２ ０１ ３
文章编号 ： １ ０ ０ １ － ５ ０ ７ ８ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ １ － ０ ０ １ ４ － ０ ５
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综述 与评论 ・
飞秒 激 光 微 加 工 的研 究 进展
顾 理 ， 孙会 来 一， 于 楷。 ， 赵 方方
（ １ ． 天津市现代机电装备 重点实验室天津工业大学机械工程学院 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ ７ ； ２ ． 四川省制造与 自动化重点实验 室西华大学 四川 成都 ６ １ ０ ０ ３ ９； ３ ． 辽 宁省铁岭港华燃气有限公司技术设备部 ， 辽宁 铁岭 １ １ ２ ０ ０ ０ ）
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飞秒激光微加工技术国内外的研究现状超短、超强和高聚焦能力是飞秒激光的3大特点。
飞秒激光脉宽可短至4 fs(1 fs=10-15 s)以内…，峰值功率高达拍瓦量级(1 Pw=1015w)聚焦功率密度达到1020-1022 W／cm2。
飞秒激光可以将其能量全部、快速、准确地集中在限定的作用区域，实现对玻璃、陶瓷、半导体、塑料、聚合物、树脂等材料的微纳尺寸加工，具有其它激光加工无法比拟的优势：①耗能低，无热熔区，"冷"加工；②可加工的材料广泛：从金属到非金属再到生物细胞组织，甚至是细胞内的线粒体；③高精度、高质量、高分辨率，加工区域可小于焦斑尺寸，突破衍射极限；④对环境没有特殊要求，无污染。
飞秒激光微加工是当今世界激光、光电行业中极为引人注目的前沿研究方向。
世界各国学者在飞秒激光与材料相互作用机理研究方面已取得重大的进展，开发出以钛宝石激光器为主的飞秒激光微加工系统，开展了飞秒激光微纳加工的工艺研究，促进了多学科的融合，推动着飞秒激光微纳加工技术向着低成本、高可靠性、多用途、产业化的方向发展。
飞秒激光微加工技术将在超高速光通讯、强场科学、纳米科学、生物医学等领域具有广泛的应用和潜在的市场前景。
本文旨在综述飞秒激光微加工技术国内外的研究状况，介绍飞秒激光微加工的重要应用，展望其今后的发展趋势。
1 国内外飞秒激光微加工技术研究状况1．1飞秒激光微加工基础理论的研究飞秒激光加工机理的研究、试验大多是探索陛的，多与长脉冲情形相比较而确定飞秒激光的烧蚀特性，在一定程度上解释了飞秒激光与物质相互作用的物理本质。
目前理论研究较系统的材料有金属和透明介质。
(1)金属前苏联Anisimov SI等人于1975年第一次提出了超短脉冲烧蚀金属材料的双温模型。
该模型从一维非稳态热传导方程出发，考虑到超短脉冲作用时，存在光子与电子、电子与晶格两种不同的相互作用过程，列出了电子与晶格的温度变化微分方程，即双温方程。
一些学者以该模型为基础，在不同的激光脉宽下对双温方程进行约化，求得解析解"-。
发现当激光脉宽远远小于晶格的受热时间时，烧蚀时间不依赖于激光脉宽。
试验得到的金属铜材料的烧蚀速率与双温模型基本一致。
1999 年，Falkovsky L A和Mishchenko E G基于玻尔兹曼方程和费米狄拉克配分函数提出热电子爆炸模型来描述金属材料中的超快形变。
2002年，chen J K等人综合双温模型及电子爆炸模型，假定单轴应变三维高压条件，提出了一系列相关联的瞬时热弹性变形方程。
数值结果表明，超短激光脉冲烧蚀过程中，非熔融态损伤占支配地位，这种非熔融态损伤的主要动力来源于热电子爆炸力。
(2)透明介质1990年，Hand D P和RusseU P St J根据K-K(Kmmers-Kronig)因果关系提出了色心模型，该模型的前提是假设光敏效应产生于缺陷处局域电子的激发。
在一定范围内解释了折射率变化的原因。
但RusseU、Williams等人分别通过吸收光谱测量及进行K．K 变换发现得到的折射率变化与实验结果有两个数量级的差异。
随后有学者提出了偶极模型、压力模型、应力压缩模型等。
1997年，哈佛大学Maur E领导的小组研究了飞秒激光在熔融SiO2、BK7光学玻璃等透明材料内部产生的微爆炸现象。
除化学气相沉积金刚石外，均导致了直径为亚微米的立体像素，通过分析表明：飞秒激光在透明介质中引发的强烈自聚焦效应使激光焦斑尺寸小于衍射极限，微爆炸形成一个微腔，腔周围是高密度材料。
2002年，德国Henyk M等人分析了飞秒激光烧蚀蓝宝石，表明烧蚀的基本过程是由于表面爆炸即库仑爆炸所引起的。
另外，该小组还研究了飞秒激光烧蚀NaCl及BaF2等宽带隙晶体材料，同样证实了库仑爆炸的合理性。
2003年，Egidijus Vanaga8等人采用纳焦能量的飞秒激光在硼酸硅玻璃形成丘状纳米结构，烧蚀机理与库仑爆炸相一致。
丘状烧蚀物没有明显的熔融和环形凹痕，受损部位的横向尺寸小于聚焦样品表面的焦斑4至5倍，这与多光子效应所导致的破坏机理相一致。
总之，关于飞秒激光与材料相互作用的物理机制，目前还没有一个统一的看法，这个问题仍然是未来研究的热点。
1．2飞秒激光微加工系统的发展现状飞秒激光出现以来，啁啾脉冲放大、以钛宝石晶体为主的增益介质、克尔透镜锁模。
和半导体可饱和吸收镜等技术促使着它从染料激光器发展到自启动克尔透镜锁模激光器，以及后来的二极管泵浦全固态飞秒激光器和飞秒光纤激光器。
为满足科研和生产进一步发展的要求，国内外学者仍然致力于飞秒激光器研究，纷纷搭建起微加工系统。
飞秒激光系统由振荡器、展宽器、放大器和压缩器4部分组成。
表1是近年来国内外最具有代表性的飞秒激光器、微加工系统。
从表l可以看出：①输出脉宽大约几百飞秒，真正短到几飞秒的甚少，因而平均功率较低，限制了它在商业中的应用，生产效率较低；②工作稳定性提高，寿命延长，如畅销全球的CPA- 21××系列的种子光有20年的平均无故障时间；③实现MHz的重复频率输出；④可调谐波长范围变广，加工精度、光束质量较高；⑤利用它的超快特性，逐渐实现三维精细加工。
但飞秒激光系统在小型化、可调可控性、实用性、全光纤等方面还有很大的发展空间。
另外，对比国内外的发展状况，可以看出国内存在的差距：①国内生产飞秒激光器、微加工系统的知名公司较少；②完全用国产元件搭建的飞秒激光系统甚少；③国内飞秒激光微加工基本上停留在实验室研究阶段，真正用于超快、微加工领域实际生产的极少。
2 飞秒激光微加工技术的应用2．1飞秒激光加工微结构基于能量高度集中、热影响区小、无飞溅无熔渣、不需特殊的气体环境、无后续工艺、双光子聚合加工精度可达0．7μm等优势，飞秒激光在诱导金属微结构加工应用方面和精细加工方面都取得了很大的进展。
(1)孔加工在1mm厚的不锈钢薄片上，飞秒激光进行了具有深孔边缘清晰、表面干净等特点的纳米级深孔加工(如图1a)；在金属薄膜上，钛宝石飞秒激光加工制备出了微纳米级阵列孔(如图1b)，孔径最小达2.5μm，孔直径在2．5～10μm间可调，最小间距可达10μm，很容易实现10-50μm间距调整。
(2)金属材料表面改性1999年，德国汉诺威激光中心Nolte S等人首次报道了结合钛宝石飞秒激光三倍频光(260 nm)和SNOM(扫描近场光学显微镜)在金属镉层制出了线宽仅200 nm的凹槽。
为以后的无孔径近场扫描光学显微镜(ANSOM)取代SNOM奠定了基础，获得了高达70 nm的空间分辨率，开拓了远场技术在纳米范围下的物理化学特性以及输运机制的研究。
(3)金属纳米颗粒加工自1993年Henglein A等人首次利用激光消融法制备金属纳米颗粒以来，许多研究小组制备出高纯度、粒度分布均匀的金属纳米颗粒。
Link H等人进一步控制飞秒激光的能流密度和照射时间，将金属纳米棒完全融化为金属纳米点。
与其它激光脉冲相比，飞秒激光改变的金属颗粒尺寸大小和特定形状，使金属纳米颗粒特别是贵金属(Au、Hg、Pt、Pd等)在催化、非线性光学、医用材料科学等领域具有广阔的应用前景。
(4)金属掩模板加工新加坡南洋科技大学Venkatakrishnan K等人利用飞秒激光直写方法制作了以金属薄膜为吸收层、石英为基底的金属掩模板，并将前入射与后入射两种方案作了比较，发现采用前入射的方法能够得到更小的特征尺寸和好的边缘质量。
并且利用飞秒激光超衍射极限加工有效地修补了金属镉掩模板的缺陷，修复的线宽达到小于100 nm的精度。
目前构建的飞秒激光修正光掩模板工具已在IBM的柏林顿、佛蒙特州的掩模制作设备中运行。
这对微电子技术的发展将具有重要意义。
(5)复杂的微结构加工①耐热玻璃上的水渠道结构(图2)，边缘质量较好。
但结构的精确性、表面和底端形态还有待改进；②光敏树脂里面制作的世界上最小的人造动物模型：10μm长，7μm高的公牛；③ScR500树脂内制备的约10μm的微型金字塔和房子模型；④光刻胶上飞秒双光子聚合(Two- Photon P01ymerization：TPP)的微型蜘蛛和恐龙模型(图3)等。
这些都为飞秒激光加工将在高密度内联接印刷电路板、MEMS制造、微纳米过滤技术中具有良好的工业应用前景奠定了基础。
2．2光通信领域光通信的高速率、大容量和宽带宽的发展方向，要求光电器件的高度集成化。
而集成化的前提是光电器件的微型化。
因此，光电器件的微型化是当前光通信领域研究的前沿和热点。
近年来，相比传统的光电技术，飞秒激光微加工技术将成为新一代光电器件的制造技术。
国内外学者在光波导的制备技术等诸多方面进行了有益的探索，取得了很大的进展。
(1)光波导的制备光波导易于和光纤通信系统耦合且损耗小，在频域中呈现出丰富的传输特性，成为光纤器件的研究热点。
与离子注入法和热扩散型离子交换法等目前常用的制作方法相比，飞秒激光制作波导在室温环境下进行，过程简单，波导结构在高温时仍能保持良好的质量和稳定性。
美国学者用飞秒激光制备的增益光波导长1 cm，可产生3 dB／cm的信号增益。
大阪大学的Watanabe W等用85 fs、重复频率l kHz、单脉冲能量1．5 μJ的钛蓝宝石激光制作的多模干涉波导阵列，实现了高阶模输出。
目前，利用计算机精密控制飞秒激光加工平台，可以在材料内部的任意位置制得任意形状的二维、三维或单模光波导。
(2)光栅的制备光栅在光通讯、色散补偿、光纤传感等领域中发挥着不可替代的作用。
光产业的发展，对光栅提出了更高的要求：①不同几何形状排列，如六角阵列光栅；②在光纤内部刻划，如Bragg(布拉格)光纤光栅。
传统加工方法工序繁杂、制作的光栅稳定性差、寿命短。
而飞秒激光微加工克服了这些缺点，永久性改变折射率，改变量高达0．05，实现直接刻划，顺应了现代光栅微型化和多样化的发展趋势。
Mihailov S等人采用钛宝石飞秒激光在掺锗通信光纤纤芯上获得的反射Bragg光栅，具有折射率调制范围广，温度稳定性高的特点。
(3)光子晶体的制备光子禁带和光子局域是光子晶体的两大特征，使其极有可能取代大多数传统的光学产品。
但是微米甚至亚微米级三维复杂光子晶体的制备技术是急需解决的关键问题。
飞秒激光双光子聚合法灵活，加工精度高，是制备光子晶体的理想选择。
Sun H B等人采用飞秒激光制出任意晶格的光子晶体，它能单独地为单个原子选址。
serbin J等人采用飞秒激光双光子聚合得到结构尺寸小于200 nm，周期为450 nm的三维微结构和光子晶体㈣J。
Markus Deubel采用飞秒激光直接扫描法制出应用于无线电通信的三维光子晶体。
国内的戴起勋等制出杆、层间距均5μm，共4层，分辨率为1．1μm的层状木堆型光子晶体(如图4)。