激光超衍射加工机理与研究进展

随着纳米科技和微纳电子器件的发展,制造业对微纳加工技术的要求越来越高.激光加工技术是一种绿色先进制造技术,具有巨大的发展潜力,己广泛应用于不同的制造领域.为实现低成本、高效率、大面积尤其是高精度的激光微纳加工制造,研究和发展激光超衍射加工技术具有十分重要的科学意义和应用价值.本文首先阐述了基于非线性效应的远场激光直写超衍射加工技术的原理与国内外发展状况,包括激光烧蚀加工技术、激光诱导改性加工技术和多光子光聚合加工技术等;然后介绍了几种基于倏逝波的近场激光超衍射加工技术,包括扫描近场光刻技术、表面等离子激元光刻技术等新型超衍射激光近场光刻技术的机理与研究进展;最后对激光超衍射加工中存在的问题及未来发展方向进行了讨论.     

激光微熔覆技术的发展及应用

基于激光的直写技术具有加工周期短、使用灵活、无需掩模、环境要求低等诸多优点,其在微电子等领域应用广泛。本文引入了一种新的激光直写技术一激光微熔覆技术,介绍了该技术的工艺过程及特点,并在此基础上集成制造了激光微熔覆设备。通过激光与物质的相互作用原理,理论分析了激光微熔覆电子浆料的成型机理。最后,举例说明该技术在微电子、光电子以及传感器领域的应用,并对该技术的发展趋势进行了初步预测,认为该技术在混合集成电路基板的加工、微型传感器和加热器的制造、平面无源电子器件和分立无源电子器件的研制以及生物芯片、电子封装等领域有好的发展前景。     

激光在半导体电子学中的应用

激光在半导体电子工业生产中已得到日益广泛的应用,这是激光微加工最集中、最重要的应用领域.所谓激光微加工,系指激光与被加工材料互作用区大小在亚毫米至亚微米并且互作用激光能量在毫焦耳范围内的加工.激光微加工的许多技术如激光微调、激光划片、激光标记、激光焊接等等已用于生产线,取得了明显的经济效果.有不少技术还正在深入研究,具有重要的应用前景,如激光再结晶、激光化学气相沉积、激光诱导化学光刻与掺杂等等.特别是半导体集成电路已跨入超大规模集成电路(VLSI)的八十年代,微米乃至亚微米级的微细加工技术已成为电路制造的核心…     

激光表面改性及其应用

激光表面改性技术在改善材料表面性能,提高材料使用寿命方面具有突出的优越性.本文介绍了在工业应用中比较常见的激光硬化、激光表面合金化、激光熔覆,并在此基础上展望了激光表面改性技术的发展前景.     

高能固体激光系统设计及性能评估

近年来高能固体激光器研究及小型电源技术取得了很大的进展,使得利用电源提供能量的高能激光器在近期的应用成为可望实现的目标.但由于高能激光系统设计复杂,且造价高,需要在激光系统设计制造之前对系统性价比进行优化,并对系统性能进行评估.其中选择激光器主要考虑激光波长位于大气窗口,使得经大气传输后激光能量衰减尽可能小;光学系统设计主要考虑物理光学效应的限制及增加自适应光学系统对大气效应引起的光束畸变进行校正.大气传输与补偿模拟程序可对包括高能激光系统、激光大气传输效应等进行全程数值模拟,从而可在高能激光系统设计制造之前对系统性能进行评估,或对现有高能激光系统性能及其对靶目标的损伤效果进行评估.     

软X射线投影光刻技术

软 X射线投影光刻作为特征线宽小于 0 .1μm的集成电路制造技术 ,倍受日美两个集成电路制造设备生产大国重视。随着用于软 X射线投影光刻的无污染激光等离子体光源、高分辨率大视场投影光学系统、无应力光学装调工艺、深亚纳米级镜面加工和多层膜制备、低缺陷反射式掩模、表面成像光刻胶。     

飞秒激光制造微型光纤法布里-珀罗干涉传感器

基于飞秒激光光刻技术,提出了光纤端面光刻制造微型光纤法布里-珀罗干涉传感器的方案.该方案解决了传统飞秒激光制造光纤F-P传感器的平行度差的问题,制造了对比度超过20 dB的高灵敏度和高分辨率的微型F-P光纤传感器件.该制造方法简单、参量可控,制作的器件可应用恶劣温度条件下应变的精确测量.     

飞秒激光制造微型光纤法布里-珀罗干涉传感器

基于飞秒激光光刻技术,提出了光纤端面光刻制造微型光纤法布里-珀罗干涉传感器的方案.该方案解决了传统飞秒激光制造光纤F-P传感器的平行度差的问题,制造了对比度超过20dB的高灵敏度和高分辨率的微型F-P光纤传感器件.该制造方法简单、参量可控,制作的器件可应用恶劣温度条件下应变的精确测量.     

第八届国际应用激光技术中国研讨会

激光作为一种先进的技术,正应用于各行各业。中国激光市场蕴含着巨大的潜力,激光应用市场不断扩大,激光加工领域不断开拓,除了纺织、服装等轻工业和汽车制造业、航空、动力和能源等重工业,正逐步向精细、微细加工集中,向电子制造业、集成电路行业、通信、机械微加工,     

“烧蚀模式”激光推进技术及其应用研究

随着激光技术的发展，激光推进技术越来越受到关注.“烧蚀模式”激光推进是激光推进技术中一个重要的研究领域.本文在介绍了“烧蚀模式”激光推进的原理、研究现状和几个亟待解决的热点研究问题的基础上，对激光推进的进一步应用进行了探索与研究.     

基于激光超声的微裂纹检测技术的研究

在固体中利用激光产生超声波 ,可作为超声测量和材料无损检测的一种新方法。介绍了激光超声表面波的产生机理、微裂纹的检测方法及其应用。采用Nd∶YAG脉冲激光器、扩束与聚焦透镜组、PZT探头、数据分析仪等器件设计并构建了一套基于接触式检测方法的激光超声微裂纹检测实验系统。通过对大量实验数据进行处理 ,得出了相应的各种关系曲线 ,说明了线光源产生的超声表面波非常适用于材料表面微裂纹的检测     

基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量方法

 基于扭秤测量冲量原理,结合激光干涉法差动测量角度的方法,提出一种基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量的方法。介绍系统的基本组成和测量过程,给出扭秤结构设计参数,并对系统参数进行了标定,结合设计参数与标定结果,对系统的分辨率、量程和精度进行了校核,在典型的测量环境下,对激光烧蚀靶材所形成的μN·s量级微小冲量进行了测量,给出了典型的测量结果并进行分析。结果表明：所提出的基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量方法,系统分辨率可达10-7N·s量级,测量范围跨5个数量级,最大可以测量10-2N·s量级冲量,测量精度优于95%。     

激光微角偏移测试系统研究

针对火炮出厂前的校瞄工作存在自动化程度不高、测试结果分辨率和精度低的缺点,设计了一种新型激光微角偏移测试校瞄系统。该系统由位置灵敏探测器(PSD)、准直平行激光管与二维精密旋转控制器构成。采用光电转换和信号处理技术,可实时获取火炮身管轴线的微角偏移量;利用相对简单的方法完成了高精度的测试,有效地改善了传统校瞄方法的不足。实验测试结果表明,该系统可在炮管仰角0°~70°范围内全程测试微角偏移量,其分辨率可达到0.001°,可广泛应用于不同口径火炮身管轴线的校瞄工作中。     

斩波法在激光微能量计标定中的应用

 针对激光微能量测量的问题,提出一种激光微能量计标定新方法与装置。研究内容包括使用稳功率连续激光作为光源,通过基于斩波的脉冲发生器组件产生微能量的脉冲激光,分别使用脉冲宽度测量组件与功率测量组件进行采集、软件分析,计算微能量值及通过比对给出待标定能量计的修正系数,计算机自动控制。结果表明,该方法获得的脉冲激光波形稳定,脉冲宽度测量不确定度为0.08%,激光功率测量不确定度为0.25%,实现了对0.1 pJ～1 mJ的激光能量进行准确复现和传递。     

Sphere-shaped SiGe micro/nanostructures with tunable Ge composition and size formed by laser irradiation

SiGe spheres with different diameters are successfully fabricated on a virtual SiGe template using a laser irradiation method. The results from scanning electron microscopy and micro-Raman spectroscopy reveal that the diameter and Ge composition of the SiGe spheres can be well controlled by adjusting the laser energy density. In addition, the transmission electron microscopy results show that Ge composition inside the Si Ge spheres is almost uniform in a well-defined, nearly spherical outline. As a convenient method to prepare sphere-shaped SiGe micro/nanostructures with tunable Ge composition and size, this technique is expected to be useful for Si Ge-based material growth and micro/optoelectronic device fabrication.     

高精度激光微能量校准技术研究

 利用斩波器将连续激光斩波成为脉冲宽度μs量级重频脉冲激光,利用选单器将重频脉冲激光转变成单脉冲激光,从而实现变连续激光为单脉冲激光。由陷阱探测器测量连续激光的输出功率,高速APD、高增益PIN探测器作为波形探测器测量脉冲激光波形,并通过示波器对脉冲宽度进行测量。依据测量得到的功率和波形就可得到脉冲激光能量,从而实现了0.2 pJ激光微能量的测量和校准,通过不确定度分析,该装置的pJ激光能量测量不确定度达到了0.42%。     

激光诱导等离子体加工石英微通道机理研究

利用调Q的Nd: YAG激光器输出的纳秒激光脉冲诱导等离子体加工石英微通道, 显微镜下观察微通道深度可达4 mm, 通道周围没有发现热裂纹, 围绕通道内壁产生了固化层. 研究了纳秒脉冲下固体材料损伤的电离机理. 波长为1064 nm, 光强不很强的纳秒脉冲作用时, 光学击穿中等离子体的形成主要是雪崩电离的结果, 利用雪崩击穿的阈值理论得到了等离子体形成模型, 求出了等离子体形成范围, 理论模型结果与实验结果基本相符.最后基于激光支持的爆轰波模型, 利用流体力学理论求出了等离子体的温度、 速度、 压强等特征参数, 并分析了微通道的特点.高温高压的等离子体烧蚀出石英微通道, 等离子通过后, 在冲击波压力作用下微通道内壁熔化的 石英凝固形成固化层.     

激光二极管自混合干涉和微振动的实验观测

介绍了利用LabView软件虚拟示波器和信号源,对激光二极管自混合干涉和微振动进行的实验观测.该实验可以作为本科低年级学生的综合设计实验.     

利用激光微束力学效应操纵生物体的实验研究

用光线光学方法对光束作用于微粒的力学问题进行分析,着重介绍了利用激光微束力学效应对多种生活活性细胞进行操纵的实验研究。