飞秒激光多光子微加工技术的研究

摘要

飞秒激光具有窄脉冲宽度和高峰值功率的特点，聚焦后在焦点处具有极高的光强，可实现多光子加工。本论文对飞秒激光多光子直写技术进行了研究，包括以下内容：
　　 1.飞秒激光SU8负性光刻胶双光子聚合工艺研究。系统研究了前烘工艺、激光功率和曝光时间、以及后烘工艺对聚合结构的影响，结果表明：前烘温度对聚合结果的影响并不明显(温度过高会发生聚合)；聚合结构的尺寸会随着激光功率的增大和曝光时间的增长而增大，增大到一定的尺度时，聚合趋于饱和；后烘焙温度控制在85℃～95℃，后烘时间控制在20min～40min可以获得比较理想的聚合结构。
　　 2.飞秒激光掺锆有机无机杂化材料双光子聚合工艺研究。系统研究了前烘工艺、激光功率和曝光时间对聚合结构的影响，结果表明：前烘焙温度在80℃～100℃可以得到较好的聚合结构；聚合结构的分辨率会随激光功率的减小和曝光时间的减少而提高，但是聚合程度降低。
　　 3.飞秒激光直写金属银微结构。系统研究了激光参数、硝酸银浓度对金属银微结构的影响，结果表明：硝酸银溶液浓度较低(质量比为16.67％)时，析出的金属银颗粒呈球状，比较分散，彼此未完全连接，并且随激光功率降低和扫描速度的提高，金属银颗粒的分散度也增加；加入染料后，金属银的颗粒变长，连接较好；硝酸银溶液为饱和溶液(质量比为70.67％)时，析出的金属银结构由微米尺寸片状物组成，并且沉积的银含量显著提高，沉积结构的连续性得到了改善；飞秒激光直写金属银结构热效应影响比较大，沉积结构尺度偏大，并且出现了金属的溅射。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1激光加工技术的发展

1.2飞秒激光加工的特征与应用

1.3飞秒激光多光子加工

1.4本论文主要工作

第二章 紫外负性SU8光刻胶双光子聚合工艺研究

2.1紫外负性SU8光刻胶概述

2.1.1 紫外负性SU8光刻胶主要成分和性质

2.1.2紫外负性SU8光刻胶的感光机理

2.1.3紫外负性SU8光刻胶双光子聚合工艺

2.2飞秒激光双光子聚合的实验装置

2.2.1飞秒激光系统

2.2.2监视系统

2.2.3三维位移平台

2.3紫外负性SU8光刻胶双光子聚合工艺的研究

2.3.1前烘焙温度和时间对聚合结构的影响

2.3.2激光参数对聚合结构尺度的影响

2.3.3后烘焙时间和温度及显影过程对聚合结构的影响

2.4本章总结

第三章 掺锆有机无机杂化材料双光子聚合工艺研究

3.1溶胶-凝胶概述

3.2溶胶-凝胶法制备掺锆有机无机杂化材料

3.3掺锆有机无机杂化材料双光子聚合工艺

3.4掺锆有机无机杂化材料双光子聚合工艺的研究

3.4.1前烘焙温度和时间对聚合结构的影响

3.4.2激光参数对聚合结构尺度的影响

3.5本章总结

第四章 飞秒激光双光子直写金属银结构的研究

4.1掺Ag聚合物薄膜的制备

4.2钛宝石飞秒激光双光子沉积金属Ag微结构

4.2.1 激光功率和扫描速度对沉积金属结构宽度的影响

4.2.2光栅结构的加工

4.2.3 掺杂染料对沉积金属Ag结构的影响

4.2.4 硝酸银浓度对沉积Ag结构的影响

4.3掺镱光子晶体光纤飞秒激光沉积金属Ag微结构

4.3.1实验设备和处理工艺

4.3.2激光功率和扫描速度的影响

4.3.3激光沉积金属Ag结构的形貌分析

4.3.4利用激光沉积金属Ag制作微结构

4.4本章总结

第五章 总结

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢