飞秒贝塞尔光束直写铌酸锂高深径比光子晶体结构

具有深微孔结构的铌酸锂晶体可以成为具有优良光波选择性调制功能的光子晶体器件。然而,目前使用的聚焦离子束刻蚀、化学刻蚀或常规激光制孔等方法很难获得光子晶体所需的高深径比微孔。本文基于飞秒脉冲高峰值功率、超短脉宽的基本特点,通过对光束进行贝塞尔整形以及对光束与铌酸锂晶体的相互作用进行调控和研究,用飞秒单脉冲在铌酸锂晶体内部一步制备出深径比约为700∶1的大面积均匀微孔阵列。测试结果表明,设计并制备的高深径比微孔阵列光子晶体结构对450～510 nm波长范围内的光束具有明显的选择透过性。     

“超快激光加工”专题前言北大核心CSCD

1960年,梅曼博士研制出红宝石激光器。经过60年的发展,激光在社会生活的各个领域发挥着重要的作用,成为日常生活、工业生产、应用研究中的重要工具。激光加工技术是指通过激光与物质的相互作用,改变材料的物态、成分、组织、应力等性质的技术,具有应用对象广泛、非接触加工、尺寸控制能力强、无污染等特点。典型的激光加工技术包括激光去除加工、激光焊接、激光表面改性、激光3D打印、激光复合加工等。目前,激光加工技术已应用于国防、航天、信息、生物医疗等领域。     

皮秒激光-化学复合法制备高效减反射晶硅表面微结构研究

基于皮秒激光的"冷加工"特点,进行了用皮秒激光辐照结合快速化学腐蚀(Na OH溶液:质量分数为4%,不大于3 min,80℃水浴)调控工艺制备高效减反射晶硅表面微结构的研究,在400~1000 nm波长的宽光谱范围内,获得了微-纳双结构微孔阵列和圆顶锥形周期性阵列两种减反射表面,前者的平均反射率低于5%,后者的平均反射率低于10%。制备过程中工艺可控性强,无需掩膜和真空环境。研究了激光工艺参数和化学腐蚀参数的不同调控匹配在微结构单元形成中的作用机制,分析了所制备表面微结构的减反射机理,为太阳能电池和其他半导体器件中硅基减反射表面微结构的低成本激光可控制造提供了重要的指导。     

(Ta2O5)0.92(TiO2)0.08介电陶瓷的激光烧结改性研究

采用CO2 激光对 (Ta2 O5) 0 .92 (TiO2 ) 0 .0 8陶瓷的烧结改性进行了系统研究 ,分析了改性微观机理。所制备的陶瓷试样比普通炉烧试样的介电常数值提高了约 3倍 ,平均值约为 4 5 0 ,同时具有良好的热稳定性。通过X射线衍射相结构分析 ,确定激光烧结陶瓷试样中存在H -TiTa18O47高温相 ,采用金相和扫描电镜的分析方法 ,首次获得了陶瓷试样的 3D显微结构信息 ,激光烧结试样具有与普通炉烧试样明显不同的显微结构特征。相结构及显微结构的差异应是激光烧结试样介电性能改善的主要原因。     

激光烧结Sr_(1.86)Ca_(0.14)NaNb_5O_(15)无Pb压电陶瓷

采用激光烧结技术,制备出相对密度为97.5%的Sr1.86Ca0.14NaNb5O15(SCNN)无Pb压电陶瓷。最佳烧结条件为:激光烧结功率密度为1.99W/mm2;激光烧结时间为60s;激光功率密度升降速率为0.50W/mm2.min。与传统炉烧SCNN陶瓷相比,激光烧结SCNN陶瓷室温下1MHz的介电常数κ从1312增长到1419,机电耦合系数k33从17%增长到了27%,压电常数d33从60pC/N提高到93pC/N。扫描电镜(SEM)观测发现:与传统炉烧陶瓷相比,激光烧结SCNN陶瓷的晶粒尺寸较小,气孔较少,Na挥发较少;陶瓷片的X射线衍射(XRD)分析表明,激光烧结陶瓷的晶粒具有一定程度的取向生长。     

皮秒多脉冲泵浦KGW红外多波长拉曼激光器

报道了多脉冲机制泵浦KGW晶体的皮秒红外多波长拉曼激光器。建立数学模型研究了多脉冲泵浦机制对拉曼活性分子振动模式的影响,模拟结果显示了拉曼活性分子对多脉冲泵浦机制的响应相比于传统的单脉冲泵浦机制更加活跃与持久,从而促进衰减的分子振荡多次回到本征振动频率。多脉冲的增强效果有利于改善拉曼增益,降低拉曼阈值,提高拉曼转换效率。设计了皮秒多脉冲泵浦KGW拉曼晶体实验,结果表明,三脉冲泵浦机制将拉曼增益改善了2倍以上,拉曼阈值降低了50%以上,768 cm–1和901 cm–1拉曼模式的转换效率分别提高了16%和22%以上。基于三脉冲泵浦机制,设计了1 kHz毫焦级皮秒多脉冲泵浦KGW晶体红外多波长拉曼激光器,对于768 cm–1和901 cm–1两个振动模式,获得脉冲能量分别为1.39 mJ和1.38 mJ,最大拉曼转换效率分别为29.6%和25.7%。此外,对于两种拉曼模式,此拉曼激光器都可以同时输出多达8条红外拉曼光谱,涵盖范围800~1 700 nm。     

高硼硅3.3玻璃和可伐合金的激光封接界面研究

采用多道激光透射封接技术,对大尺寸3.3高硼硅玻璃-可伐合金封接工艺进行了探索性研究,采用正交实验方法,实现了两种材料的可靠封接.确定了优化工艺参数:扫描速度为25mm/s,激光功率为1OOW,离焦量为+40mm,扫描次数2次.通过使用SEM.EDX以及激光共聚焦显微镜观测硼硅玻璃-可伐合金的激光封接断面,对比相图,就结合界面的特征和机理进行了初步分析,Fe2SiO4化合物的形成是两者能够可靠封接的主要原因,确定了两种材料的激光可封接性.     

激光烧结锆钛酸钡压电陶瓷

报道了采用激光烧结技术制备锆钛酸钡(BZT)压电陶瓷的研究。用常规方法制备了锆钛酸钡粉料，采用CO2激光直接烧结锆钛酸钡坯材，最大激光功率150 W，扫描转速1440 rad/min，烧结时间10 min;对陶瓷样品介电频谱与谐振频谱的测量显示了锆钛酸钡的压电特征;比较了传统高温炉烧结与激光烧结陶瓷样品的高温介电谱线，激光烧结陶瓷样品居里温度有所提高;测得介电常数和压电常数分别为1563 pC/N和45pC/N;X射线衍射(XRD)谱图显示(111),(002)衍射峰相对强度增强;陶瓷样品表面的显微照片显示了晶粒生长的形貌。激光烧结可以作为功能陶瓷烧结的方法之一。     

CO2激光雕刻微弧氧化法制陶瓷网纹辊的技术研究

随着柔性版印刷在行业中的市场占有率越来越高,其核心部件网纹辊的制造工艺受到了更多的重视.目前陶瓷网纹辊表面的陶瓷涂层主要是通过等离子喷涂方法制成的,其制作成本较高,而且涂层在使用中有脱落的可能.微弧氧化法制成的氧化铝陶瓷克服了传统材料的缺陷,而且制作成本较低.首先使用纯的氧化铝陶瓷片进行前期的激光工艺实验,然后使用微弧氧化法制成的氧化铝陶瓷进行雕刻实验,以证明这种材料用于雕刻网纹辊的可行性.实验中,首先在80～120线/英寸范围内使用CO,激光器在这种材料上进行静态雕刻实验,在目前广泛使用的60°蜂窝型的网穴角度条件下,分析激光峰值功率、占空比和焦点位置对于网纹辊网穴形状的影响.得到如下结论:(1)为了避免熔渣对网穴形貌的影响,应尽量使用较小的峰值功率与占空比;(2)在保证光斑功率密度的前提下,焦点位置应位于加工材料表面之上,这样才能够获得形状较好得网穴.之后,对微弧氧化法制成的陶瓷辊进行了动态雕刻实验,对实际加工中的关键要素进行了分析,探讨了机床加减速过程、加减速过程中速度变化的不一致性以及激光脉冲前沿位置的不确定性等因素对于网纹辊加工质量的影响,并提出了用于网纹辊加工的激光加工设备的基本要求.     

Ta2O5高温相结构

半导体工业致力于在单位面积／体积上铺满更多的结构以期得到更高密度、更快运算速度的光电子元器件寻投高介电系数物疆是半导体工业达到上述目标的必经之路．Ta2O5系氧化物是重要的高介电系数物质候选材料之一．然而，由于获得高质量的单晶材料非常困难，Ta2O5高温相的结构依然尚有争论，本研究用电子显微学的方法（TEM、CBED、HREM）研究了激光法台成的高介电系数陶瓷，