戀夜直播app官方正版下载_戀夜直播高品质美女在线视频互动社区_戀夜直播官方版

閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
超快激光器

飛秒激光應(yīng)用

星之球激光 來(lái)源:迅天宇科技2011-08-24 我要評(píng)論(0 )   

超短、超強(qiáng)和高聚焦能力是飛秒激光的 3 大特點(diǎn)。 飛秒激光脈寬可短至 4 fs(1fs=10 -15 s) 以內(nèi) ,峰值 功率高達(dá)拍瓦量級(jí) (1Pw=10 15 w) 聚焦功率密度達(dá)到 10 20 -10 22 ...

    超短、超強(qiáng)和高聚焦能力是飛秒激光的3大特點(diǎn)。 飛秒激光脈寬可短至4 fs(1fs=10-15 s)以內(nèi),峰值 功率高達(dá)拍瓦量級(jí)(1Pw=1015w)聚焦功率密度達(dá)到1020-1022Wcm2。飛秒激光可以將其能量全部、快速、準(zhǔn)確地集中在限定的作用區(qū)域,實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體、塑料、聚合物、樹脂等材料的微納尺寸加工,具有其它激光加工無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì):耗能低,無(wú)熱熔區(qū),""加工;可加工的材料廣泛:從金屬到非金屬再到生物細(xì)胞組織,甚至是細(xì)胞內(nèi)的線粒體;高精度、高質(zhì)量、高分辨率,加工區(qū)域可小于焦斑尺寸,突破衍射極限;對(duì)環(huán)境沒有特殊要求,無(wú)污染。飛秒激光微加工是當(dāng)今世界激光、光電行業(yè)中極為引人注目的前沿研究方向。世界各國(guó)學(xué)者在飛秒激光與材料相互作用機(jī)理研究方面已取得重大的進(jìn)展,開發(fā)出以鈦寶石激光器為主的飛秒激光微加工系統(tǒng),開展了飛秒激光微納加工的工藝研究,促進(jìn)了多學(xué)科的融合,推動(dòng)著飛秒激光微納加工技術(shù)向著低成本、高可靠性、多用途、產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展。飛秒激光微加工技術(shù)將在超高速光通訊、強(qiáng)場(chǎng)科學(xué)、納米科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和潛在的市場(chǎng)前景。本文旨在綜述飛秒激光微加工技術(shù)國(guó)內(nèi)外的研究狀況,介紹飛秒激光微加工的重要應(yīng)用,展望其今后的發(fā)展趨勢(shì)。 

1 飛秒激光微加工系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
   
   
飛秒激光出現(xiàn)以來(lái),啁啾脈沖放大、以鈦寶石晶體為主的增益介質(zhì)、克爾透鏡鎖模。和半導(dǎo)體可飽和吸收鏡等技術(shù)促使著它從染料激光器發(fā)展到自啟動(dòng)克爾透鏡鎖模激光器,以及后來(lái)的二極管泵浦全固態(tài)飛秒激光器和飛秒光纖激光器。為滿足科研和生產(chǎn)進(jìn)一步發(fā)展的要求,國(guó)內(nèi)外學(xué)者仍然致力于飛秒激光器研究,紛紛搭建起微加工系統(tǒng)。飛秒激光系統(tǒng)由振蕩器、展寬器、放大器和壓縮器4部分組成。表1是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外最具有代表性的飛秒激光器、微加工系統(tǒng)。從表l可以看出:輸出脈寬大約幾百飛秒,真正短到幾飛秒的甚少,因而平均功率較低,限制了它在商業(yè)中的應(yīng)用,生產(chǎn)效率較低;工作穩(wěn)定性提高,壽命延長(zhǎng),如暢銷全球的CPA-21××系列的種子光有20年的平均無(wú)故障時(shí)間;實(shí)現(xiàn)MHz的重復(fù)頻率輸出;#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#可調(diào)諧波長(zhǎng)范圍變廣,加工精度、光束質(zhì)量較高;利用它的超快特性,逐漸實(shí)現(xiàn)三維精細(xì)加工。但飛秒激光系統(tǒng)在小型化、可調(diào)可控性、實(shí)用性、全光纖等方面還有很大的發(fā)展空間。 

飛秒激光加工微結(jié)構(gòu)
   
   
基于能量高度集中、熱影響區(qū)小、無(wú)飛濺無(wú)熔渣、不需特殊的氣體環(huán)境、無(wú)后續(xù)工藝、雙光子聚合加工精度可達(dá)07μm等優(yōu)勢(shì),飛秒激光在誘導(dǎo)金屬微結(jié)構(gòu)加工應(yīng)用方面和精細(xì)加工方面都取得了很大的進(jìn)展。
   
   (1)
孔加工在1mm厚的不銹鋼薄片上,飛秒激光進(jìn)行了具有深孔邊緣清晰、表面干凈等特點(diǎn)的納米級(jí)深孔加工;在金屬薄膜上,鈦寶石飛秒激光加工制備出了微納米級(jí)陣列孔,孔徑最小達(dá)2.5μm,孔直徑在2510μm間可調(diào),最小間距可達(dá)10μm,很容易實(shí)現(xiàn)10-50μm間距調(diào)整。 

2 光通信領(lǐng)域
   
   
光通信的高速率、大容量和寬帶寬的發(fā)展方向,要求光電器件的高度集成化。而集成化的前提是光電器件的微型化。因此,光電器件的微型化是當(dāng)前光通信領(lǐng)域研究的前沿和熱點(diǎn)。近年來(lái),相比傳統(tǒng)的光電技術(shù),飛秒激光微加工技術(shù)將成為新一代光電器件的制造技術(shù)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在光波導(dǎo)的制備技術(shù)等諸多方面進(jìn)行了有益的探索,取得了很大的進(jìn)展。
   
   (1)
光波導(dǎo)的制備光波導(dǎo)易于和光纖通信系統(tǒng)耦合且損耗小,在頻域中呈現(xiàn)出豐富的傳輸特性,成為光纖器件的研究熱點(diǎn)。與離子注入法和熱擴(kuò)散型離子交換法等目前常用的制作方法相比,飛秒激光制作波導(dǎo)在室溫環(huán)境下進(jìn)行,過程簡(jiǎn)單,波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在高溫時(shí)仍能保持良好的質(zhì)量和穩(wěn)定性。美國(guó)學(xué)者用飛秒激光 制備的增益光波導(dǎo)長(zhǎng)1 cm,可產(chǎn)生3 dBcm的信號(hào)增益。大阪大學(xué)的WatanabeW等用85 fs、重復(fù) 頻率l kHz、單脈沖能量1#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#5 μJ的鈦藍(lán)寶石激光制作 的多模干涉波導(dǎo)陣列,實(shí)現(xiàn)了高階模輸出。目前,利用計(jì)算機(jī)精密控制飛秒激光加工平臺(tái),可以在材 料內(nèi)部的任意位置制得任意形狀的二維、三維或單模光波導(dǎo)。
   
    (2)
光柵的制備光柵在光通訊、色散補(bǔ)償、光纖傳感等領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用。光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對(duì)光柵提出了更高的要求:不同幾何形狀排列,如六角陣列光柵;在光纖內(nèi)部刻劃,如Bragg(布拉格)光纖光柵。傳統(tǒng)加工方法工序繁雜、制作的光柵穩(wěn)定性差、壽命短。而飛秒激光微加工克服了這些缺點(diǎn),永久性改變折射率,改變量高達(dá)005,實(shí)現(xiàn)直接刻劃,順應(yīng)了現(xiàn)代光柵微型化和多樣化的發(fā)展趨勢(shì)。MihailovS等人采用鈦寶石飛秒激光在摻鍺通信光纖纖芯上獲得的反射Bragg光柵,具有折射率調(diào)制范圍廣,溫度穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。

   (3)光子晶體的制備光子禁帶和光子局域是光子晶體的兩大特征,使其極有可能取代大多數(shù)傳統(tǒng)的光學(xué)產(chǎn)品。但是微米甚至亞微米級(jí)三維復(fù)雜光子晶體的制備技術(shù)是急需解決的關(guān)鍵問題。飛秒激光雙光子聚合法靈活,加工精度高,是制備光子晶體的理想選擇。SunH B等人采用飛秒激光制出任意晶格的光子晶體,它能單獨(dú)地為單個(gè)原子選址。serbinJ等人采用飛秒激光雙光子聚合得到結(jié)構(gòu)尺寸小于200 nm,周期為450 nm的三維微結(jié)構(gòu)和光子晶體㈣JMarkusDeubel采用飛秒激光直接掃描法制出應(yīng)用于無(wú)線電通信的三維光子晶體。國(guó)內(nèi)的戴起勛等制出桿、層間距均5μm,共4層,分辨率為11μm的層狀木堆型光子晶體。

  (4)光存儲(chǔ)使用高分辨率存儲(chǔ)材料無(wú)疑會(huì)增加記錄密度,而采用超短激光進(jìn)行亞微米級(jí)操作會(huì)得到更好的效果。飛秒激光多光子吸收作用引起材料的永久性光致還原現(xiàn)象,為超高密度三維立體光存儲(chǔ)提供了一個(gè)全新的思路,存儲(chǔ)密度可達(dá)1013bits/#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#cm3。其特點(diǎn):快速的數(shù)據(jù)讀、寫、擦寫、重寫;并行數(shù)據(jù)隨機(jī)存??;相鄰數(shù)據(jù)位層間串?dāng)_小;存儲(chǔ)介質(zhì)成本低。飛秒激光三維立體光存儲(chǔ)技術(shù)成為當(dāng)前海量存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新研究方向。
   
   (5)
微通道的制備聚合物力學(xué)性能好,具有生物相容性,而且飛秒激光光束幾乎可以毫無(wú)衰減地到達(dá)透明材料內(nèi)部的聚焦點(diǎn),入射激光唯有在該點(diǎn)位置才能獲得較高的功率密度,發(fā)生非線性多光子吸收和電離,實(shí)現(xiàn)材料內(nèi)任意部位三維微結(jié)構(gòu)的直寫。采用150fs鈦藍(lán)寶石脈沖激光在聚甲基丙烯酸甲脂(Polymethyl MethacrylatePMMA)內(nèi)制備出最小直徑2μm、最長(zhǎng)達(dá)10mm的微通道,道壁光滑且沒有裂紋,沒有損壞透明材料表面,這種微通道將廣泛用于生物醫(yī)學(xué)技術(shù)如DNA拉伸、微統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)等。

 

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

暫無(wú)關(guān)鍵詞
免責(zé)聲明

① 凡本網(wǎng)未注明其他出處的作品,版權(quán)均屬于激光制造網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用。獲本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使 用,并注明"來(lái)源:激光制造網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)責(zé)任。
② 凡本網(wǎng)注明其他來(lái)源的作品及圖片,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本媒贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。
③ 任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)內(nèi)容可能涉嫌侵犯其合法權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)向本網(wǎng)提出書面權(quán)利通知,并提供身份證明、權(quán)屬證明、具體鏈接(URL)及詳細(xì)侵權(quán)情況證明。本網(wǎng)在收到上述法律文件后,將會(huì)依法盡快移除相關(guān)涉嫌侵權(quán)的內(nèi)容。

網(wǎng)友點(diǎn)評(píng)
0相關(guān)評(píng)論
精彩導(dǎo)讀