飞秒激光和酸刻蚀方法制作凹面微透镜阵列

基于飞秒激光光刻技术和氢氟酸对光学玻璃的刻蚀,在K9光学玻璃表面制作了凹面微透镜阵列,并且可以以此为模板实现凸微透镜阵列的大量复制.用相位对比显微镜和扫描电子显微镜分析了微透镜阵列的表面轮廓,测试了微透镜阵列的光学衍射特征.该方法简单、透镜参量可控,制作的微透镜阵列能够用于分光、光束匀化、并行光刻等强激光领域.     

飞秒激光湿法刻蚀微纳制造

飞秒激光微加工作为一种新型微纳制造技术,在复杂三维构型制作方面具有其独特的优势,但激光加工效率问题严重制约了飞秒激光微加工技术走向实际工程应用,提出一种飞秒激光湿法刻蚀微纳制造方法,以提高飞秒激光微加工的效率为突破口,通过调控激光与物质相互作用获得材料的目标靶向改性,进而结合化学湿法刻蚀实现硬质材料上的高效和高精度三维微加工,采用这一方法制作出的微透镜尺寸为80 m,球冠高6.7 m,表面粗糙度小于10 nm。利用这种方法,实现了不同结构与特性的高质量微透镜阵列的超精密制备,在石英内部也实现了螺旋微通道的复杂三维结构,螺旋通道直径为20 m,长径比超过100。     

飞秒激光湿法刻蚀微纳制造

飞秒激光微加工作为一种新型微纳制造技术,在复杂三维构型制作方面具有其独特的优势,但激光加工效率问题严重制约了飞秒激光微加工技术走向实际工程应用,提出一种飞秒激光湿法刻蚀微纳制造方法,以提高飞秒激光微加工的效率为突破口,通过调控激光与物质相互作用获得材料的目标靶向改性,进而结合化学湿法刻蚀实现硬质材料上的高效和高精度三维微加工,采用这一方法制作出的微透镜尺寸为80 μm,球冠高67 μm,表面粗糙度小于10 nm。利用这种方法,实现了不同结构与特性的高质量微透镜阵列的超精密制备,在石英内部也实现了螺旋微通道的复杂三维结构,螺旋通道直径为20 μm,长径比超过100。     

凹折射微透镜阵列的离子束刻蚀制作

利用光刻热熔成形工艺及离子束刻蚀制作 12 8× 12 8元凹微透镜阵列。所制硅及石英凹微透镜的典型基本图形分别为凹球冠形、凹柱形和矩顶凹面形。分析了在光致抗蚀剂柱凹微透镜图形制作过程中的膜系匹配特性 ,与制作该种微透镜有关的光掩模版的主要结构参数 ,以及光致抗蚀剂掩模工艺参数的控制依据等。探讨了在凹微透镜器件制作基础上利用成膜工艺开展平面折射微透镜器件制作的问题。采用扫描电子显微镜 (SEM)和表面轮廓仪测试了所制石英凹微透镜阵列的表面微结构形貌。给出了所制石英凹微透镜阵列远场光学特性的测试结果。     

飞秒激光在光敏玻璃上制作微凹面

利用聚焦的飞秒激光（中心波长775 nm、脉宽150 fs）照射FOTURAN光敏玻璃,经热处理及浓度为8％的氢氟酸溶液室温腐蚀50 min后,在FOTURAN玻璃表面制作了微凹面.利用原子力显微镜和扫描电子显微镜分析了微凹面的形貌,发现它具有光滑璧面和清晰边缘,直径约为几十微米.通过分别改变入射激光的单脉冲能量(970~3 250 nJ)和脉冲数目(10~3 000个),研究了它们对微凹面制作结果的影响,发现了微凹面的直径随激光入射参量的饱和效应,并解释了其原因;指出了飞秒激光在FOTURAN上制作微结构的应用.     

矩底拱面状微透镜阵列的氩离子束刻蚀 

在ZrO2、InP、Si及SiO2即融凝石英衬底上用氩离子束刻蚀制作面阵矩底拱面状微透镜阵列,给出了氩离子束在不同的入射角度下刻蚀器件的速率与离子束能量之间的关系。实验表明,用国产BP212 紫外正型光刻胶制作的光致抗蚀剂掩膜图形在经过优化的工艺条件下可以通过氩离子束刻蚀将预定图形转移到衬底材料中。     

矩底拱面状微透镜阵列的氩离子束刻蚀 

 在ZrO₂、InP、Si及SiO₂即融凝石英衬底上用氩离子束刻蚀制作面阵矩底拱面状微透镜阵列，给出了氩离子束在不同的入射角度下刻蚀器件的速率与离子束能量之间的关系。实验表明，用国产BP212 紫外正型光刻胶制作的光致抗蚀剂掩膜图形在经过优化的工艺条件下可以通过氩离子束刻蚀将预定图形转移到衬底材料中。     

矩底拱面状微透镜阵列的氩离子束刻蚀

在ＺｒＯ２、ＩｎＰ、Ｓｉ及ＳｉＯ２即融凝石英衬底上用氩离子束刻蚀制作面阵矩底拱面状微透镜阵列，给出了氩离子束在不同的入射角度下刻蚀器件的速率与离子束能量之间的关系。实验表明，用国产ＢＰ２１２紫外正型光刻胶制作的光致抗蚀剂掩膜图形在经过优化的工艺条件下可以通过氩离子束刻蚀将预定图形转移到衬底材料中。     

石英微透镜阵列的制作研究

叙述了采用氩离子束刻蚀的方法制作线列长方形拱面石英微透镜阵列.所制单元石英微透镜底部的外形尺寸为(300×106)um²,平均冠高7.07μm,平均曲率半径202.19μm,平均焦距404.38μm,平均F₂数为3.82,平均光焦度2.47×10³屈光度,扫描电子显微镜和表面探针测试表明,所制线列石英微透镜阵列的图形整齐均匀,单元长方形拱面石英微透镜的轮廓清晰,表面光滑平整.所制微透镜阵列用于高T_c超导红外探测器阵列的实验证实,微透镜的引入可以显著改善超导探测器的光响应特性.     

PtSi IRCCD器件用长焦距Si微透镜阵列的制作研究

为了改善PtSi IRCCD器件的红外响应特性,需要添加长焦距微透镜阵列进行焦平面集光,本文提出了一种新的方法—曲率补偿法用于长焦距微透镜阵列的制作.扫描电子显微镜(SEM)显示微透镜阵列为表面极为平缓的方底拱形阵列,表面探针测试结果显示用曲率补偿法制作的微透镜阵列表面光滑,单元重复性好,其焦距可达到685.51μm.微透镜阵列器件与PtSi IRCCD器件在红外显微镜下对准胶合,显著改善了IRCCD器件的光响应特性.     

微透镜阵列反应离子束蚀刻传递研究

提出了一种微透镜阵列复制的新方法－反应离子束蚀刻法（ＲＩＢＥ）它在工作原理和参数控制等方面较传统的蚀刻方法有很大的先进性，能够实现蚀刻过程的精确控制，本文详细阐述了反应离子蚀刻过程中的蚀刻选择性的控制方法，通过对各种蚀刻参数的控制，最终实现了微透镜阵列在硅等红外材料上面形传递的深度蚀刻，口径φ１００μｍ的Ｆ／２微透镜阵列在硅基底上的传递精度达１：１．０３，无侧向钻蚀。     

激光直接光刻制作微透镜列阵的方法研究

介绍了利用激光直接光刻制作８相位台阶菲涅尔衍射微透镜列阵的工艺方法，并对元件的衍射效率及光刻过程中的制作误差进行了分析，透镜列阵在小形Ｓｈａｃｋ－Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器中得到了应用。     

飞秒脉冲制作啁啾光纤光栅的理论研究

提出了利用一束啁啾飞秒脉冲与另一束非啁啾飞秒脉冲相干制作啁啾光纤光栅的新方法, 并分析了其反射特性, 以及光栅结构与啁啾系数的关系, 讨论了其作为展宽器的应用, 为设计小型展宽器提供了理论基础.     

组合刻蚀法制备窄带滤光片列阵

介绍了组合刻蚀法制备窄带滤光片列阵的基本原理和制备工艺,这是一种效率非常高的制备方法,只需N次刻蚀就可以完成2N通道窄带滤光片列阵的制备,而且可以用于制备不同波段窄带滤光片列阵。展示了可见-近红外波段32通道窄带滤光片列阵和中红外波段16通道窄带滤光片列阵的实验结果,其中32通道窄带滤光片列阵的带通峰位基本呈线性分布在774.7~814.2 nm之间,所有滤光片的半峰全宽都非常窄(δλ<1.5 nm),相应于δλ/λ<0.2%,半峰全宽最窄的滤光片达到0.8 nm,相应于δλ/λ<0.1%,其带通峰位λ=794.3 nm;各通道的带通透过率在21.2%~32.4%之间,大部分在30%左右。     

用质谱和光电子能谱研究飞秒强场中的电离动力学

报导了用自制飞秒激光器通过飞秒多光子电离质谱和光电子能谱对飞秒强激光场与分子（氨、苯）相互作用的研究,飞秒激光脉宽约１００ｆｓ,二倍频中心波长４０７．５ｎｍ,聚焦后脉冲功率密度达到１０＾１２Ｗ／ｃｍ＾２,氨的光电子能谱显示了（２＋２）ＲＥＭＰＩ和（２＋２）＋１ＡＴＩ、（２＋２）＋２ＡＴＩ三组电子峰,每组峰又包括伸缩振动ｖ１的带系,ＡＴＩ峰的振动布居出现反转,随着光强增加,谱峰加宽而且振动能级出现平     

飞秒激光刻写铌酸锂光波导的实验研究

研究了飞秒激光加工参量对刻写质量的影响,分析了激光能量吸收的多光子效应,测试了刻写通道的传输特性.实验结果表明,激光刻写的通道具有良好的波导特性：当激光脉冲能量在20 μJ左右,扫描速度在300 μm/s～400 μm/s之间时,刻写通道的传输损耗小于1 dB/cm,低于晶体的传输损耗,其原因是激光诱导锂离子的扩散引起了晶体内部局部折射率的增加.     

单个飞秒激光作用下熔融石英的微爆阈值研究

对飞秒激光脉冲在透明介质中产生微爆的物理机制进行了研究,比较了长短激光脉冲的光击穿机制,基于Fokker-Planck方程建立了飞秒激光微爆模型,给出了飞秒激光脉冲在透明介质中产生微爆的阈值解析表达式.针对飞秒激光脉冲在熔石英介质中的微爆阈值进行了计算,得到的结果与实验结果基本相符.