双光子加工课件(精)
双光子飞秒激光三维加工的工艺流程
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双光子飞秒激光三维加工的工艺流程
双光子飞秒激光三维加工的工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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激光加工技术及其应用 ppt课件
PPT课件
高频度和高可靠性
激光加工系统的可靠性是实现稳定加工的关键 技术和前提条件。目前，国外YAG 激光器的 重复频度已达2 000 次/ s，二极管阵列泵浦 的Nd：YAG 激光器的平均维修时间已从原来 的几百小时提高到1 ~2 万h。
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PPT课件
短波长和高精度
波长短是实现高精度加工的前提 。采用激元 激光器进行金属加工 , 这是国外激光加工的一 个新课题。激元激光器能发射出波长157～ 350纳米的紫外激光 , 大多数金属对这种激光 的反射率很低，吸收率相应很高，因此，这种 激光器在金属加工领域将有很大的应用价值。
激光打孔效率极高，精度好，尤其适合加工高密度细微 孔群，加工的孔可以达到很大的深径比，加工的材料适 应性很广，金属、皮革、陶瓷等材料均可加工。广泛用 于加工金刚石拉丝模、发动机燃料喷嘴、化学纤维喷丝 头、仪表宝石轴承等小孔和孔。
飞机 发动 机叶 片激 光打 孔
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激光焊接
PPT课件
激光焊接是将光斑非常细小高强度的激光照射到工件 表面，通过激光与物质的相互作用，使作用区域内的 母材局部快速熔化、气化，实现焊接。
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激光精密焊接 PPT课件
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激光机器人扫描焊接
PPT课件
侧框与车顶横梁的固定焊
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PPT课件
空客380铝合金壳体的激光焊接
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PPT课件
火箭燃料箱激光焊接
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激光灯效果图 PPT课件
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PPT课件
激光加工技术的发展趋势
激光加工技术发 展方向
国内的发展趋势
国内激光领域存在的 的问题
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激光加工的应用 PPT课件
陶瓷材料切割 8%
双光子技术的原理及应用
双光子技术的原理及应用前言双光子技术是一种基于量子力学原理的新型光学技术，它利用低能量、超快速的激光脉冲产生的双光子效应，实现了很多传统光学方法所无法实现的功能。
本文将介绍双光子技术的原理以及其在各个领域的应用。
原理双光子技术的原理基于量子力学的超快速过程，主要包括以下几个方面：1.双光子吸收：双光子吸收是指两个光子几乎同时被一个激发态的原子或分子吸收。
在传统的光学中，光子与物质的相互作用是单光子吸收，而双光子吸收则是两个光子几乎同时被物质吸收。
这种过程需要满足一定的能量和动量守恒关系。
2.被激辐射的双光子发射：双光子激发还可以引起双光子的辐射，这在传统的光学中是不可能实现的。
双光子辐射是指一个激发态的原子或分子在光子碰撞下同时发射两个光子。
3.非线性光学效应：双光子技术利用了非线性光学效应，而传统光学则是基于线性光学理论。
非线性光学效应是指光与物质相互作用时，光的输出与输入之间不是简单的比例关系。
通过调整光的强度、频率和相位等参数，可以实现一系列非线性效应，如频率倍增、非线性折射和光学相位共轭等。
应用双光子技术在各个领域都有广泛的应用，下面将分别介绍几个典型的应用场景。
生物医学1.双光子显微镜：双光子显微镜是一种高分辨率、无损伤的生物成像技术。
它利用双光子吸收效应，通过调控激光脉冲的强度和频率，可以实现对生物样品的深层次显微观察，对活体细胞、组织甚至整个小动物的三维结构和功能进行研究。
2.光合成研究：双光子技术可以应用于光合成研究中。
通过双光子激发，可以提供足够的能量给叶绿素分子，激发出叶绿素的激发态，从而研究光合作用的机制和动力学过程。
材料科学1.量子点材料：双光子技术可以用于研究和制备量子点材料。
通过调控激光脉冲的参数，可以实现对量子点的精确定位和操控，进而研究其光电性能和应用。
2.光学器件加工：双光子技术可以实现高分辨率的光学器件加工。
利用双光子吸收效应，可以在材料表面产生微细结构，如光子晶体、微透镜和微型通道等，用于光子学、光电子学和光学通信等领域。
飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术及其应用
飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术及其应用《飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术及其应用》1. 引言飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术是一种近年来备受关注的前沿技术，它具有精密、高效、无污染等优点，在材料加工、生物医学、光电子学等领域有着广泛的应用前景。
本文将从其原理、技术特点到应用领域进行深入探讨，希望能为读者带来全面、深入的了解。
2. 原理飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术是利用超短飞秒激光脉冲，通过光子倍增效应，实现对材料的高精度加工。
其原理是通过聚焦飞秒激光在材料表面产生高能量密度的离子激发区，进而发生电子云的非线性多光子吸收，最终实现微纳级的加工。
3. 技术特点飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术具有以下几个显著的技术特点：1) 高精度：由于采用飞秒激光，其脉冲时间极短，能够实现几纳秒甚至亚纳秒级别的加工精度；2) 无热损伤：飞秒激光能够在极短的时间内将材料加工，避免了热量传导导致的热损伤，保持了材料的原始性能；3) 无污染：在加工过程中不产生有害废料，对环境友好。
4. 应用领域飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术在各个领域都有着广泛的应用，主要包括但不限于以下几个方面：1) 材料加工：在微电子器件、光学器件、生物医学器件等方面有着重要的应用，能实现微米级别的加工精度；2) 生物医学：该技术能够实现对生物细胞的高精度加工和成像，对生物医学领域的发展有着重要的推动作用；3) 光电子学：在激光雷达、激光通信等领域有着重要的应用前景。
5. 个人观点飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术是一项具有巨大潜力的前沿技术，它将对材料加工、生物医学等领域产生深远的影响。
我个人认为，随着技术的不断突破和发展，飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术将会得到更广泛的应用，为人类社会的发展带来更多的可能性。
总结飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术作为一种新型的加工技术，具有诸多优势和应用前景。
通过本文的探讨，相信读者已经对其原理、技术特点和应用领域有了更全面、深入的了解。
双光子光聚合反应课件
微纳制造
微纳器件制造
双光子光聚合反应可用于制造高 精度、高稳定性的微纳器件，如 微电子器件、传感器和执行器等 。
微纳光学元件
利用双光子光聚合反应可制造出 具有复杂结构和功能的微纳光学 元件，如光子晶体、微透镜和波 导等。
光固化3D打印
高精度3D打印
双光子光聚合反应可以实现高精度、 高分辨率的3D打印，制造出具有复 杂结构和功能的零件和模型。
材料多样性
目前可用于双光子光聚合反应的材料种类有限， 需要开发更多种类的适用材料。
解决策略
优化反应条件
通过调整反应介质、温度、光 强等参数，实现对聚合过程的
有效控制。
新型催化剂设计
设计新型催化剂以提高双光子 光聚合反应的效率。
拓宽应用领域
研究在不同光源和环境条件下 双光子光聚合反应的适用性， 拓宽其应用领域。
双光子光聚合反应材料
引发剂
01
02
03
引发剂种类
根据聚合反应需要，选择 适当的引发剂，如阳离子 引发剂、自由基引发剂等。
引发剂作用
引发剂在双光子光聚合反 应中起到引发单体活化的 作用，是实现聚合反应的 关键物质。
引发剂浓度
根据聚合反应速率和材料 性能要求，调节引发剂的 浓度，以获得最佳的聚合 效果。
包括反射镜、聚焦镜等 光学元件，用于控制激 光束的传播方在适当的温 度和压力条件下进行。
实验步骤
01
准备样品
02
清洗和干燥
03 激光照射
04
聚合反应
后处理
05
选择适当的单体、光引发剂、添加剂等，按照一定的比例混 合均匀。
确保实验器具干净无污染，将样品放入反应器中。 调整激光器参数，使激光束照射到样品表面，激发双光子聚 合反应。
双光子荧光ppt课件
• (4)双光子荧光可以避免普通荧光成像中的荧光漂 白问题和对生物细胞的光致毒问题；
Has not been difficult, then does not have attains
1990年,美国康奈尔大学Denk等提出将双光子激发现 象应用到共焦激光扫描显微镜中,开辟了双光子荧光显微 和成像这个崭新的领域。
Has not been difficult, then does not have attains
Has nttains
图2a 双光子吸收 图2b 单光子吸收 S 单重态能级 T 三重态能级 V 虚拟中间态 hv 吸收光能量 Fl 荧光 Ph 磷光 Ⅺ 系间窜越
荧光物质在吸收了与其能级结 构匹配的能量后，电子由基态 S0被激发至激发态S1，经过辐 射跃迁后电子又回到基态S0， 这一过程中发射出荧光。与单 光子荧光不同，双光子吸收过 程中，基态与激发态之间存在 一个虚能态, 通过两个光子的 能量进行叠加而使处于基态的 电子达到激发态。
Has not been difficult, then does not have attains
3 双光子荧光的特点及优点
3.1 特点：
(1)双光子吸收的辐射光源一般在可见-近红外区 (≥800nm)；
(2)双光子吸收的强度与激发光强的平方成正比，是 一种非线性吸收，荧光强度比单光子吸收强；
Has not been difficult, then does not have attains
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2 双光子荧光基本原理
2.1 单、双光子荧光的介绍
• 在一般的荧光现象中，由于激发光的光子密度低，一个荧 光分子只能同时吸收一个光子，再通过辐射跃迁发射一个 荧光光子 ，就是单光子荧光。
双光子加工课件
液态金属离子源是利用液态金属在强电场作用下产生场致离子发射所形成 的离子源.液态金属离子源的基本结构如图' 所示.目前商用FIB 系统的 的离子源.液态金属离子源的基本结构如图' 所示.目前商用 粒子束是从液态金属镓中引出,由于镓元素具有低熔点, 粒子束是从液态金属镓中引出,由于镓元素具有低熔点,低蒸汽压以及良 好的抗氧化力, 好的抗氧化力,因而液态金属离子源中的金属材料多为镓
高密度存储
原理二
利用双光子吸收和共焦原理,三维光学高密信息存储技 术可实现在直径120 mm,厚度10 mm 的光盘上存储 200 GB 的数据,用并行方法读出,速度达Gbit/ s 共焦光学系统具有三维分层扫描成像能力,有效地避免 邻层的干扰,并且与CD 播放机有极好的兼容性,成为 重要的三维光学数据读出方法
掺杂sp iropyran分子的聚甲基丙烯酸甲酯 ( PM2MA) 是一种光反应变色材料, 通过双光子 吸收过程在样品中产生折射率的改变,从而实现 高质量的微结构. 光反应变色材料的最大特点在于其光学可逆性, 利用光学辐照,可以使反应后的产物重新恢复到 反应前的状态,所以这种材料在可擦写光学信息 存储,波导写入等领域具有巨大的应用潜力
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
双光子聚合加工系统
双光子聚合加工的应用
加工系统:锁模钛宝石飞秒振荡器,脉宽150fs,中心波长780nm,重复频 加工系统: 率76MHz. 激光由一个数值孔径NA = 1. 4 的物镜聚焦. 实验所用的树脂 (型号为SCR500,由日本的JSR公司生产),该树脂对近红外波长是透明的, 允许钛宝石激光入射到树脂深处 纳米牛尺度: 纳米牛尺度:长10m,高7m,最细微部分的尺寸为120nm,是目前世 界上人工制作的最小动物模型.它的大小和人体红血球差不多
双光子飞秒激光三维加工的工艺流程
双光子飞秒激光三维加工的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!双光子飞秒激光三维加工的工艺流程一、准备工作阶段。
有机双光子吸收材料的合成与表征(优秀文档PPT)
光子生物荧光显微镜、双光子光聚合等。
1.5 应用举例
双光子聚合 双光子聚合机理与单光子基本相同，惟有 光子的吸收机理不同。
Kawata将计算机辅助设计和双光子聚合技 一AF般X系要列求双：光具子有吸共收轭材大料π键，吸电子基团，给电子基团，如D-π-D,D-π-A- π –D,A- π-A, A- π –D -π-A, A- π –D结构等，共轭大π键越 术相结合，成功的制造出了红细胞大小的 长1 ，2，吸4收，截6-面三越（大3-；（N-乙基）咔唑乙烯基）均三嗪的制备与光学性质
双光子吸收示意图
S1 hυ
Ⅸ
S1
T1
V Fl Ph
hυ
hυ
Ⅸ
T1
Fl Ph
S0
a
S0
b
a 双光子吸收
b 单光子吸收
S 单线态能级，T 三线态能级，V 虚拟中间态，hv 吸收光能量，
Fl 荧光，Ph 磷光，Ⅺ 系间窜越
1.2 双光子吸收的发现与研究
➢1931年Goppert-Mayer理论上证明了双光子吸收过程 的存在；
有机双光子吸收材料的合成与表征
1. 双光子吸收过程原理及应用
双光子吸收过程一般是两个光子同时被一个 分子吸收，或者在极短的时间内两个光子被一个分 子相继吸收，一般两个光子吸收的时间差小于0.1 飞秒（1飞秒=10-15秒）。一般认为吸收是经过一个 假想态（virtual state），然后到达一个分子的激发 态。
1双光2，子4上，转6-换三激（光3-、（双N-光乙子基光）限咔幅唑、乙双烯光基子）三均维三光嗪存的储制、备双与光子学光性动质力学疗法、双光子生物荧光显微镜、双光子光聚合等。
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膜、抛光、钻孔和研磨等领域
液态金属离子源是利用液态金属在强电场作用下产生场致离子发射所形成 的离子源。液态金属离子源的基本结构如图’ 所示。目前商用FIB 系统的 粒子束是从液态金属镓中引出，由于镓元素具有低熔点、低蒸汽压以及良 好的抗氧化力，因而液态金属离子源中的金属材料多为镓
液态金属离子源结构示意图
聚焦离子束（ FIB ）加工
• 原理
FIB技术是利用静电透镜将离子束聚焦成极小尺
寸的显微加工技术，聚焦离子束（FIB） 在电
场作用下可被加速或减速，以任何能量与靶材
发生作用，并且在固体中有很好的直进性；离 子具有元素性质，因此FIB与物质相互作用时 能产生许多可被利用的效应。所以，FIB被广 泛应用在离子束曝光、注入、刻蚀、沉积、镀
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λ3 (λ为入射光波长)的小范围空间内
高密度存储
• 原理二
利用双光子吸收和共焦原理，三维光学高密信息存储技 术可实现在直径120 mm、厚度10 mm 的光盘上存储 200 GB 的数据,用并行方法读出,速度达Gbit/ s 共焦光学系统具有三维分层扫描成像能力，有效地避免 邻层的干扰，并且与CD 播放机有极好的兼容性，成为 重要的三维光学数据读出方法
国内的应用研究
泵浦源输出波长为532nm 的连续光；飞秒激光器为钛-蓝宝石飞秒激光 器，在4.2W 泵浦源的条件下，稳定输出功率为560mW，频率为 82MHz，波长为796nm，飞秒激光脉宽约30fs，单脉冲能量约8nJ。 796nm 红外飞秒激光经过倍频器(BBO)后波长变为398nm 的紫 外光，倍频器的输出功率为100mW。
FIB 的应用
• 多用途微切割工具
FIB像一把尖端只有数十nm 的手术刀。任何一个部位溅 射剥离或沉积材料。
准晶中空气孔的平均直径为80 nm、最近邻空气孔的孔心距离 约为170 nm ,刻蚀深度约为150 nm
允许钛宝石激光入射到树脂深处
纳米牛尺度：长10μm,高7μm，最细微部分的尺寸为120nm，是目前世 界上人工制作的最小动物模型。它的大小和人体红血球差不多
加工原理示意
制备纳米颗粒
• 利用溶胶- 凝胶方法产生掺金(Au)离子SiO2 /TiO2 玻璃薄膜,
• 对之进行双光子吸收操作后形成了金纳米 颗粒阵列 • 掺钛( Ti)离子的光聚合树脂( urethane acrylate)进行双光子聚合,在聚合物结构上 产生了TiO2 纳米颗
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
高密度存储
• 原理一
掺杂sp iropyran分子的聚甲基丙烯酸甲酯 ( PM2MA) 是一种光反应变色材料， 通过双光子 吸收过程在样品中产生折射率的改变，从而实现 高质量的微结构。 光反应变色材料的最大特点在于其光学可逆性， 利用光学辐照，可以使反应后的产物重新恢复到 反应前的状态，所以这种材料在可擦写光学信息 存储、波导写入等领域具有巨大的应用潜力
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
双光子聚合加工系统
双光子聚合加工的应用
加工系统：锁模钛宝石飞秒振荡器,脉宽150fs,中心波长780nm,重复频 率76MHz. 激光由一个数值孔径NA = 1. 4 的物镜聚焦. 实验所用的树脂 (型号为SCR500,由日本的JSR公司生产),该树脂对近红外波长是透明的,
FIB 的应用
• 集成电路芯片的修改
运用FIB 的溅射与沉积功能，可以将某一处的连 线断开，或将某处原来不相接的部分连接起来
FIB 修改过的集成电路
FIB 的应用
• 光刻掩模板缺陷的修复
两大类掩模缺陷：遮光缺陷与透光缺陷
光学掩模缺陷修补前后比较
FIB 的应用
• 制作透射电镜样品
无论透射电镜（TEM） 还是扫描透射电镜（STEM）都需要制作非 常薄的样品，以便电子能够穿透样品，形成电子衍射图像。传统 的制作TEM样品的方法是机械切片研磨，用这种方法只能制作大 面积样品。采用FIB则可以对样品的某一局部“切片” 观察
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 。