飞秒激光加工蓝宝石超衍射纳米结构

蓝宝石具有超强硬度及耐腐蚀、耐高温、在紫外-红外波段具有良好的透光性等优点,在军工业以及医疗器械方面具有广泛的应用前景.然而这些优点又对蓝宝石的机械加工或化学腐蚀加工带来困难.飞秒激光脉冲具有热损伤小、加工分辨率高、材料选择广等特点,被广泛应用于固体材料改性和高精度三维微纳器件加工.本文提出了利用飞秒激光多光子吸收特性在蓝宝石表面实现超越光学衍射极限的精细加工.利用聚焦后的波长为343 nm的飞秒激光,配合高精密三维压电位移台,实现激光焦点和蓝宝石晶体的相对三维移动,在蓝宝石晶体衬底上进行精确扫描,得到了线宽约61 nm的纳米线,纳米线间的最小间距达到142 nm左右.利用等离子体模型解释了加工得到的纳米条纹的产生原因,研究了激光功率、扫描速度对加工分辨率的影响.最终本工作实现了超越光学衍射极限的加工精度,为实现利用飞秒激光对高硬度材料的微纳结构制备提供了参考.     

走滑式断层地震的折迭突变模型

利用过势函数微分形式的途径,计入远场外力功的影响,对走滑式断层地震机制进行分析．研究表明:突变理论中折迭突变模型展示的性状,与走滑式断层地震的主要特征之间一一对应．折迭突变可对包括震前、震后围岩-断层系统稳定性描述在内的断层失稳起、终点位置、断层失稳错距等作出描述．给出3种性状可相互印证的断层失稳围岩弹性能释放量图解．走滑式断层地震强度与围岩压力及围岩断层的刚度比等有关,围岩压力大、刚度比小、主切应力轴与发震断层面夹角大,则地震强度大．     

Thermal Annealing of SiO2 Fabricated by Flame Hydrolysis Deposition

Amorphous Si02 films were fabricated on Si substrates by flame hydrolysis deposition as buffer layers applied in the planar optical waveguides. Then the Si wafers with the porous particles were put into electric furnace annealing at different temperatures for consolidation in air. The products were characterized by x-ray diffraction,x-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, and variable angle spectroscopic ellipsometry. It was found that different structures at different annealing temperatures were obtained. When the annealing temperature arrives at 1400℃, SiO2 is continuous and dense and the refractive index at 1550nm is 1.4564, whichis highly desirable.     

硅基二氧化硅厚膜材料的快速生长

采用火焰水解法在Si片上快速淀积SiO₂厚膜材料,材料膜厚达到40μm以上,生长速率达8μm/min.然后将该材料分别在真空中/空气气氛中高温致密化处理,获得了各种形态的二氧化硅厚膜材料,包括平整度好、光滑透明的玻璃态SiO₂厚膜材料.并利用XRD、电子显微镜等仪器对SiO₂膜的表面和膜厚进行了测试分析.     

非对称Fe_3O_4-SiO_2介孔纳米粒子的合成与性质

采用高温水解法合成了具有超顺磁性且表面修饰的Fe3O4纳米粒子,将该Fe3O4纳米粒子作为种子,采用"非经典控核生长"方法在其表面生长SiO2棒状结构,获得了非对称Fe3O4-SiO2介孔纳米粒子,通过调节硅源加入量调控非对称粒子棒状部分的长度.由于一次生长出的结构尺寸有限,使用"二次生长法"进一步增加纳米棒部分的长度,最后对该非对称粒子进行了药物的装载与释放实验,表明其对阿霉素具有缓释作用.     

火焰水解法制备Si02—Ge02平面波导材料

本文采用火焰水解法（FHD）在单晶Si片上快速淀积SiO2/SiO2-GcO2厚膜，再经过高温玻璃化处理，获得了玻璃态的平面波导材料。下包层SiO2膜的厚度约为40μm，波长1550nm处的折射率为1.4462，芯层SiO2-GeO2膜的厚度为5μm，折射率为1.4631。分别采用XRD、XPS、SEM和椭偏仪等对波导材料表面特性和折射率等进行了测试分析。     

火焰水解淀积Si02膜的退火研究

本文采用火焰水解法在Si衬底上淀积了用于光波导下包层材料的SiO2膜，然后将其放入高温炉在空气中进行不同温度的退火处理。我们利用原子力量微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS），X射线衍射仪（XRD）及可变入射角椭圆偏振仪（VASE）对SiO2膜进行了测试分析。当退火温度达到1400℃时，SiO2膜致密均匀，适合用作波导的下包层。     

激光3D纳米打印温度敏感的微球激光器

耳语回廊模式(WGM)微腔具有品质因子高、模式体积小、制作工艺简单多样、同时对周围环境敏感性极高等优点,已被广泛应用于传感和检测.然而,真正的尺寸可控的三维微腔却少有报道.本文报道了一种有源回音壁模式微球腔,由商业光刻胶SU-8作为腔体材料,有机染料罗丹明B作为增益介质.利用飞秒激光双光子聚合,可以得到尺寸精确可控的真三维微球激光器.同时,由于有机染料的特殊发光机理,随着环境温度的变化,染料荧光带飘移,且会与腔体本征模式形成新的共振激发.在一定温度变化范围内(20℃—35℃),微球激光器的主激射峰波长与温度呈类线性相关.研究结果对合理设计具有理想性能的小型化激光器具有积极的启发.     

Tunable protein microlens array

Based on natural protein materials, a series of lenses with different heights and focal lengths were assembled on glass substrates by femtosecond laser non-contact, masking, and cold processing. This lens array itself possesses unique and characteristic optical performance in three-dimensional parallel imaging and bending imaging. What is more profound is that by using equilibrium swelling of protein-hydrogel, once the lens array was placed in a liquid environment, with the change of ion concentration(e.g., pH), the refractive index and curvature of the protein-hydrogel would change, which leads to the flex of the focal plane of the lens, finally realizing the dynamical tunability of a protein microlens. These smart stress devices may have great potential in optical biosensing and microfluidic chip integration fields.