纳秒激光刻蚀玻璃基质铬薄膜直写微光栅结构

利用波长为351 nm的半导体泵浦全固态脉冲激光器,采用双光束干涉方法,对蒸镀在石英玻璃衬底上的铬薄膜直接刻蚀形成微光栅结构的方法进行了实验研究.通过实验,分析了激光能量和脉冲数与微光栅结构槽形和一级衍射效率之间的关系.利用光学显微镜和原子力显微镜检测分析光栅槽形,测得槽深为253 nm的最佳微光栅结构,并测得其在波长为532 nm的激光的一级衍射效率为6.5%.结果表明:在激光能量为1 150 μJ时,适当增加曝光脉冲数有利于提高制备光栅的槽深和一级衍射效率.     

镍金属表面双光束激光干涉直写研究

利用波长为351 nm的半导体抽运全固态脉冲激光器,采用双光束干涉方法,对金属镍板表面直接刻蚀形成微光栅结构的方法进行了实验研究.通过改变激光功率和激光脉冲数等实验参量,研究其对制备的微光栅结构槽形和一级衍射效率的影响.利用扫描电镜和原子力显微镜测量光栅槽形,测得光栅周期为1.25 μm,光栅槽深为10～280 nm,并测量了相应的衍射效率.发现当采用激光单脉冲能量为1.2 mJ,采用10个脉冲加工时,测得槽深为280 nm,一级衍射效率最高（18%）的微光栅结构.利用光栅的衍射理论对衍射效率变化进行了分析.该研究拓展了纳秒激光在加工微结构方面的应用,为在金属材料表面制作纳米压印模版提供了一种新方法.     

Ar+离子束刻蚀制作凸面闪耀光栅

凸面闪耀光栅是研制高光谱分辨率超光谱成像系统的关键器件之一.由于要求的闪耀角度一般较小,制作工艺难度大,其衍射效率与理论值有较大差距,一直制约其应用.针对上述问题与难点进行了分析,通过光刻胶光栅掩模制作和Ar<'+>离子束刻蚀等工艺制作了凸面闪耀光栅.针对离子束大掠入射刻蚀凸球面时槽形闪耀角不易一致的难题,利用转动扫描...     

多光束纳秒紫外激光制作硅表面微结构

使用波长351 nm的半导体泵浦全固态脉冲激光器（DPSSL）作为光源,经过位相光栅分束,形成干涉光场,在硅表面直接刻蚀微结构,制作了周期为0.55 µm,槽深可达55 nm的一维微光栅和周期为1.25 µm,刻蚀深度45nm的正交微光栅结构。给出了微光栅形貌结构的扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)的测量结果。正交微光栅的一级衍射效率在1.8%到6.3%之间。该研究是改变硅表面微结构,优化硅材料特性的一种新方法,并扩展了大功率激光刻蚀在表面微加工领域的应用。     

多光束纳秒紫外激光制作硅表面微结构

使用波长351 nm的半导体泵浦全固态脉冲激光器作为光源,经过位相光栅分束,形成干涉光场,在硅表面直接刻蚀微结构,制作了周期为0.55 μm,槽深可达55 nm的一维微光栅和周期为1.25 μm,刻蚀深度45 nm的正交微光栅结构.给出了微光栅形貌结构的扫描电子显微镜和原子力显微镜的测量结果.正交微光栅的一级衍射效率在1.8%～6.3%之间.该研究是改变硅表面微结构,优化硅材料特性的一种新方法,并扩展了大功率激光刻蚀在表面微加工领域的应用.     

摆动刻蚀法制作高衍射效率凸面闪耀光栅

通过摆动离子束刻蚀方法,制作了用于短波红外高光谱成像光谱仪的凸面闪耀光栅。该方法通过在光栅子午方向上进行摆动刻蚀,解决了凸面光栅子午方向的闪耀角一致性问题。建立了摆动刻蚀模型来分析摆动速度、束缝宽度等工艺参数对槽型演化的影响,并计算了优化的刻蚀工艺参数。制备了基底尺寸为67 mm,曲率半径为156.88 mm,刻线密度为45.5 gr/mm,闪耀角为2.2°的凸面闪耀光栅,并对其表面形貌及衍射效率进行了测量。实验结果表明,摆动刻蚀法能够制作出闪耀角一致性好、衍射效率高的小闪耀角凸面光栅,满足成像光谱仪对光谱分辨率和便携性的使用要求。     

紫外光刻-湿法刻蚀硅中阶梯光栅的研制

湿法刻蚀技术作为中阶梯光栅的主要制备方法之一，具有制造成本低、周期短、杂光少、所制作光栅的闪耀角误差小等优点。为解决某高分辨率光谱仪在近红外波段（800～1100 nm）的分光需求，尝试选择70.52°槽顶角的湿法刻蚀硅中阶梯光栅来代替90°槽顶角的传统中阶梯光栅。依据（100）硅光栅的结构特点以及光学设计给出的光栅工作条件，利用有限元数值计算法求解电磁场分布，理论分析了硅中阶梯光栅在工作波段内多个级次的衍射特性。在此基础上，利用紫外光刻-湿法刻蚀技术，在单晶硅基底上制作了槽密度为42 lp/mm、闪耀角为54.74°、有效面积超过46 mm×28 mm的对称V形槽光栅，并根据制备实验结果分析讨论了工艺过程中硅光栅质量的重要影响因素。测试结果表明，该光栅在各工作级次对应闪耀波长下的衍射效率均在45%～55%范围内，满足指标要求。     

飞秒激光辅助刻蚀制备蓝宝石光栅(特邀)

利用飞秒激光辅助刻蚀技术,在蓝宝石表面实现了周期、占空比及高度可调的光栅结构。解决了飞秒激光加工硬脆材料时表面质量较差、碎屑堆积导致的加工精度降低和难以制备深结构的问题。蓝宝石光栅结构的粗糙度从78 nm(激光直写后)降低到了7 nm(干法刻蚀后),实现了周期为800 nm光栅,以及深宽比为4的蓝宝石微结构的制备。飞秒激光辅助刻蚀技术能够制备蓝宝石表面高平滑光栅,并对光栅各级次衍射效率进行提升。     

飞秒激光直写PMMA制备微流道的工艺技术研究

针对目前PMMA微流道加工质量差和效率低的问题, 对飞秒激光直写PMMA制备微流道的工艺技术进行了研究。通过实验分析了不同激光参数对微流道的宽度、深度、粗糙度、微流道两侧堆积物火山口高度的影响及变化规律。实验结果表明, 当激光扫描速度为20 mm/s时, 激光功率为0.5 W时, 微流道粗糙度较低且变化幅度不明显; 激光能量从0.5 W增加到0.75 W时, 微流道的宽度、深度与激光能量呈线性关系增加; 激光功率大于0.5 W时, 随着激光功率以及加工次数的增加, 微流道宽度、深度、粗糙度以及堆积物火山口的高度逐渐增加。经过计算得出, PMMA的烧蚀阈值为0.357 J/cm2。通过优化工艺参数, 制备出粗糙度较低、表面光滑、深度为16 μm的微流道芯片。     

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。     

纳秒激光诱导空气等离子体的红外辐射特性研究

纳秒激光诱导空气等离子体存在从紫外、可见、近红外乃至射频微波的宽谱段辐射,但目前的研究大多关注紫外到可见波段的光谱辐射。激光等离子体作为一种新型的红外辐射源具有很多优势,相比于红外干扰弹以及红外干扰手段而言,空气等离子体红外辐射源可以灵活布置,成本低廉,因此研究空气等离子体的红外辐射特性就很有必要。针对目前脉冲激光诱导空气等离子体的红外干扰研究需要,对激光波长为532 nm的纳秒脉冲激光诱导空气等离子体的红外辐射特性进行实验研究,探讨激光能量对空气等离子体红外辐射强度的影响规律,以及空气等离子体红外辐射的角度分布特性,分析了等离子体红外辐射的可能产生机制。实验结果表明,激光诱导空气等离子体在950～1 700 nm范围内的红外光谱为线状谱和连续谱的叠加。其中线状谱主要是氮和氧的中性原子谱线,并且氮原子红外辐射占主导。随着激光能量的增加,由于空气击穿产生的氧和氮原子数量增加,导致空气等离子体红外辐射的谱线强度逐渐增大。随着红外探测角度的变化,在探测角度为75°时,OⅠ 1 128.63 nm和NⅠ1 246.96和1 362.42 nm谱线强度达到最大,在探测角度为120°时,NⅠ 1 011.46和1 053.96 nm谱线强度达到最大,这是因为空气等离子体红外辐射强度随探测角度变化呈现空间非对称性,表明空气等离子体内不同粒子的空间分布呈现非对称性。     

纳秒强光场下呋喃的激光电离中高价离子的产生

利用 2 5ns脉冲Nd :YAG 5 32nm的激光 ,在 10 11W/cm2 的光场强度下 ,用飞行时间质谱对不同条件下呋喃的激光电离过程进行了研究 .当利用氩作为载气时 ,首次观察到了较强的Cn + (n =2～ 4 )和Om + (m =2～ 3)离子信号 .通过测定峰分裂和数值模拟计算的方法可以确定其中C2 + 、C3 + 和C4+ 的最可几平动能分别为 2 1、6 3和 10 0eV ,O2 + 和O3 + 的最可几平动能分别为 2 0和 4 0eV .质谱峰型的分裂现象和激光延迟实验结果表明 ,这些高价离子可能来源于呋喃团簇的库仑爆炸过程 .     

纳秒激光电离产生Kr17 + 的研究

随着激光技术 ,尤其是超快、超强激光技术的发展 ,强光场与原子、分子及团簇的相互作用 ,已成为近年来人们研究的热点[1 -8] .团簇分子与超快超强光场之间的相互作用 ,可以产生高价态离子以及高能电子 ,并产生强X射线发射甚至实现“台式核聚变” ,已引起广泛的重视 .Kr气及其团簇的强场电离 ,近年也有不少研究 .利用波长 1 .0 64μm的皮秒Nd YAG激光 ,Huillier等人在 1 0 1 3 ～ 1 0 1 4 W/cm2 光场强度下 ,研究了氪气的多光子电离过程 ,观察到 +4价的氪高价离子[7] .Castleman等人利用 80 0nm ,功率密度为 1 0 1 5W/cm2 的飞秒激光 ,对…     

Nd：YAG激光器切割金刚石膜的特性研究

采用Ｎｄ：ＹＡＧ激光器对金刚石膜进行切割，研究了激光器在不同输出功率下切割金刚石膜的速率和切割深度与时间的关系，以及Ｎｄ：ＹＡＧ激光器切割的金刚石膜在成份和形状上的变化特点，给出了比较理想的切割工艺条件。     

Diagnostics of Tin Plasma Produced by Visible and IR Nanosecond Laser Ablation

We present the optical emission spectroscopic studies of the Tin (Sn) plasma, produced by the fundamental (1064 nm) and second (532 nm) harmonics of a Q switched Nd: YAG pulsed laser having pulse duration of 5 ns and 10 Hz repetition rate which is capable of delivering 400 mJ at 1064 nm, and 200 mJ at 532 nm using Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). The laser beam was focused on target material by placing it in air at atmospheric pressure. The experimentally observed line profiles of four neutral tin (Sn I) lines at 231.72, 248.34, 257.15 and 266.12 nm were used to extract the electron temperature (T_e) using the Boltzmann plot method and determined its value 6360 and 5970 K respectively for fundamental and second harmonics of the laser. Whereas, the electron number density (N_e) has been determined from the Stark broadening profile of neutral tin (Sn I) line at 286.33 nm and determined its value 5.85 x 10¹⁶ and 6.80 x 10¹⁶cm^–3 for fundamental and second harmonics of the laser respectively. Both plasma parameters (T_e and N_e) have also been calculated by varying distance from the target surface along the line of propagation of plasma plume and also by varying the laser irradiance. (© 2015 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Synthesis of Nanometer Glass and Crystal Particles by Excimer Laser Ablation

ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＮａｎｏｍｅｔｅｒＧｌａｓａｎｄＣｒｙｓｔａｌＰａｒｔｉｃｌｅｓｂｙＥｘｃｉｍｅｒＬａｓｅｒＡｂｌａｔｉｏｎＬＯＵＱｉｈｏｎｇＺＨＥＮＧＪｕｎＤＯＮＧＪｉｎｇｘｉｎＬＩＪｉｎｇＷＥＩＹｕｎｒｏｎｇＨＵＡＮＧＷｅｉｍｉｎ（Ｓｈａ...     

利用纳秒激光闪光光解技术研究噻吨酮光化学动力学的pH值效应

最近一种对pH值敏感的噻吨酮衍生物荧光探针被报道. 因此,揭示其pH值效应的根本原因能够为将来设计新型荧光探针提供重要的参考. 本文利用纳秒激光闪光光解技术研究了噻吨酮分子本身光化学性质对pH值的依赖性,观测了噻吨酮以及噻吨酮与二苯胺构成的二元体系的瞬态吸收光谱和相应动力学变化. 除了已知的³TX^3*特征吸收峰外,对光谱中其它主要吸收峰(417、518、673和780 nm)进行了归属,证实了光照条件下噻吨酮与二苯胺之间的多步反应机制. 其中,在强酸(pH=3.0)条件下,噻吨酮和质子化的噻吨酮(TXH⁺)存在动态平衡,并且高的质子浓度促进了³TX^3*的主要衰减通道由电子转移变为质子亲和过程,所得到的初级产物³TXH^+*和TX^·-将经历不同的次级过程反应. 在较宽的pH范围内(从5.0到13.0),总反应机理和反应速率都没有显著的变化.