一、双光子微加工技术与应用研究（论文文献综述）
周立强[1]（2021）在《矢量紧聚焦光场及其在激光微加工中的应用》文中研究表明飞秒激光直写技术是一种利用飞秒激光对基片表面的光刻胶实施曝光、显影后得到所要求结构的激光加工技术。它可以在尺寸上实现微纳级别的加工,并且可以通过电脑控制高精度位移台、振镜等机械器件实现高精度三维结构的制备。飞秒激光聚焦光斑中心的能量密度很高,可以作用于光刻胶使其发生基于双光子吸收的双光子聚合（TPP）反应实现超衍射极限的微纳加工。然而,在实际应用中,人们对激光加工的速度和效率有一定的要求,例如,大规模加工阵列结构需要耗费大量时间成为实际应用中的一大障碍。于是,人们开始利用各种方案对入射光进行改造,使一束入射光分成多束光,这样可以成倍的提高加工效率。随着微纳加工的快速发展和空间光调制器的普及,在所有分光的方案中利用相位型液晶空间光调制器（SLM）进行光场调控因灵活性高和适用范围广而得到人们的广泛关注。通过电脑设计不同的相位图,可以调制入射的飞秒激光束成点阵光斑、图形化光场、特殊光斑等,满足不同的加工要求,提高加工效率。本论文的主要内容如下:1.提出了一种多焦点并行加工光栅和微透镜阵列的方法,主要利用矢量迭代优化算法,设计生成了多焦点的纯相位分布图。利用空间光调制器和纯相位分布图,可以将入射光调制成为所需的多焦点阵列。以1×11个点阵结构和5×5个点阵结构为例,利用飞秒激光加工系统结合空间光调制器实现了11路和25路激光的并行加工,可以同时制备11条纳米级宽度的光栅结构和25个微透镜结构,验证了矢量迭代优化算法可以产生高均匀度的多焦点,利用该迭代优化算法可生成任意的高均匀度多焦点阵列,提高飞秒激光微纳加工的效率和速度。2.为了实现多焦点同时可控的动态激光微纳加工,分别设计多个焦点不同运动轨迹,基于复振幅编码方法得出一组纯相位分布图,利用空间光调制器动态加载纯相位分布图,从而达到了调控入射光的目的实现了多个焦点同时移动。利用自主搭建的飞秒激光加工系统,可实现多焦点可控的并行加工。通过控制加工点数与空间光调制器动态加载相位图的速度调节加工激光光斑的移动速度,可以优化所加工结构的质量。利用这一加工方法,成功实现了不同结构的加工。3.根据理查德-沃夫（Richards-wolf）矢量衍射积分理论推导出了任意偏振阶数的圆柱矢量光束的电场强度和磁场强度的一重积分表达形式。基于此积分表达式,数值模拟了光场和磁场在不同偏振阶数下的强度分布,给出了紧聚焦场下的三维强度分布。研究发现,通过改变极化偏振阶数可以改变径向和方位极化分量的空间分布和权重,从而产生不同的复杂电场分布。进一步,基于所求出的电场和磁场的一重积分表达式,研究了金属微粒在高阶圆柱矢量紧聚焦光束中的力学效应。通过模拟研究发现,具有任意偏振分布矢量光束可以产生多个稳定的光力捕获势。矢量光场因具有特殊的紧聚焦性质有望在飞秒激光微纳加工中实现特殊的应用价值。
杨公瑾[2]（2020）在《基于聚酰亚胺薄膜的飞秒激光双光子直写研究》文中研究表明随着柔性电子技术的不断发展,人们利用集成技术与微纳加工技术,在柔性材料上制造出集传感、滤波、数据存储等功能为一体的新型柔性电子元器件,被广泛应用于各个领域中,成为了人们关注的焦点。聚酰亚胺薄膜作为综合性能最好的柔性材料之一,因其具有良好的热稳定性、耐辐射、无毒等特点,逐渐成为了制造柔性电子器件的优良候选材料。近年来,随着激光的发展,激光直写微纳加工技术已成为制造柔性电子器件的热门选择。其中飞秒激光双光子直写微纳加工技术基于双光子吸收原理,能够突破光学衍射极限,引起了人们的高度重视,利用该技术制造的微纳器件已被广泛应用与生物、医疗、化学等领域。本论文首先介绍柔性电子学的概念以及柔性电子器件领域的发展和应用;然后介绍激光直写加工技术的特点及在柔性电子器件制备中的应用,重点介绍基于双光子吸收原理的飞秒激光双光子直写技术,以及利用飞秒激光双光子直写技术在制备微纳器件方面的应用;最后介绍聚酰亚胺薄膜的基本性质和应用领域。本文重点阐述了在聚酰亚胺薄膜基底上如何利用飞秒激光双光子直写光刻胶制备微结构的研究工作。论文具体研究内容如下:1.实验装置搭建及样品制备:利用振荡级飞秒脉冲激光器搭建实验所需光路。选取具有耐辐射、耐高温、柔韧性优良的聚酰亚胺薄膜作为基底,并选用正性和负性两种光刻胶,分别旋涂在聚酰亚胺薄膜上。2.聚酰亚胺薄膜上负性光刻胶加工研究:在聚酰亚胺薄膜基底上,利用飞秒激光双光子直写负性光刻胶AR-N 4340制备微结构。分别研究了激光功率和扫描速度对加工分辨率的影响,并在聚酰亚胺薄膜基底上获得了115 nm的最高线条加工分辨率以及字母微结构。柔韧性测试表明,在聚酰亚胺薄膜上制备的亚波长线条具有很好的柔韧性。本研究工作可以为制备高精细负胶微结构提供技术手段,证明了在聚酰亚胺薄膜上飞秒激光双光子直写负性光刻胶的可行性,为下一步制造柔性电子器件提供了实验基础。3.聚酰亚胺薄膜基底上正性光刻胶加工研究:在聚酰亚胺薄膜基底上,利用飞秒激光双光子直写正性光刻胶SUN-140P制备微结构。研究了激光功率和扫描速度对加工分辨率的影响,并在聚酰亚胺薄膜基底上获得了252 nm的最高加工线条分辨率及郑州大学校徽和紫荆花微结构。柔韧性测试表明,在聚酰亚胺薄膜上制备的亚波长线条具有很好的柔韧性。本研究工作可以为制备高精细正胶微结构提供技术手段,证明了在聚酰亚胺薄膜上飞秒激光双光子直写正性光刻胶的可行性,同样为下一步制造柔性电子器件提供了实验基础。
黄丽丽[3]（2020）在《水溶性双光子引发剂的制备、表征及其在凝胶微结构加工中的应用》文中认为水凝胶是具有三维（3D）交联网络结构的亲水性高分子物质,有良好的生物相容性,并且与生物体内的细胞外基质类似,在生物医学领域具有潜在的应用价值。其中,具有高精细度的3D水凝胶可以更好地模拟生物体内的微环境,双光子聚合微加工（Two-Photon Polymerization Microfabrication,TPPM）为制备精确结构的3D水凝胶提供了简单、有效的方法,双光子聚合只发生在激光焦点处的极小区域内,制备的水凝胶具有比较高的分辨率。在TPPM的研究中,光引发剂大多是油溶性的,制备水溶性光引发剂用于TPPM水凝胶,可以避免在光刻胶中添加有机溶剂。目前水溶性光引发剂的研究,依然存在光引发剂在水相中的溶解度低以及TPPM所用的激光能量高等问题,所以研究出高水溶性和低阈值的光引发剂是该领域急需解决的问题。本论文通过主客体化学合成了两种水溶性的光引发剂,对其进行了一系列的表征,并研究了水溶性光引发剂配成光刻胶的微加工特性。首先,将2,6-二甲基-β-环糊精和油溶性光引发剂苯偶酰（Benzil）,通过主客体化学合成了水溶性苯偶酰（Water-Soluble Benzil,简称WS-Benzil）,并对其进行了核磁、红外、紫外、荧光、生物相容性等表征。以WS-Benzil为光引发剂配制了水溶性光刻胶,分别研究了紫外灯聚合和双光子微加工特性。实验结果表明,在室温下测得WS-Benzil在水中的溶解度为70 g/100 mL,比以前报道的溶解度提高很多。在紫外灯聚合实验中,水溶性光刻胶聚合成淡黄色薄膜,聚合的薄膜表面均一、透光性好。在双光子聚合微加工实验中,在不同含水量光刻胶中加工的聚合物线,当含水量20 wt%时,阈值降到0.3 mW;当含水量为70 wt%时,空间分辨率提高到92nm。通过调节TPPM中的激光功率、扫描速度和层间距,研究了这三种参数对微结构形貌的影响。并通过改变光刻胶中的含水量,实现了含水量宽范围可调的微加工。其次,将2,6-二甲基-β-环糊精和油溶性光引发剂2-苄基-2-二甲基氨基-1-（4-吗啉苯基）丁酮（光引发剂369,简称PI369）,通过主客体化学合成了水溶性光引发剂369（Water-Soluble Photoinitiator 369,简称WS-PI369）,并对其进行了核磁、红外、紫外、荧光、生物相容性等表征。以WS-PI369为光引发剂配置了水溶性光刻胶,分别研究了紫外灯聚合和双光子微加工特性。实验结果表明,在室温下测得WS-PI369在水中的溶解度为48 g/100 mL,比以前报道的溶解度提高很多。在紫外灯聚合实验中,水溶性光刻胶聚合成淡黄色薄膜,聚合的薄膜表面均一、透光性好。在双光子聚合微加工实验中,加工的聚合物线,线条表面光滑,阈值降到1.9 mW,空间分辨率提高到114 nm。加工的几何图形、四角锥和OK手势的水凝胶微结构,轮廓分明,表面形貌较好。
王佳[4]（2019）在《飞秒激光双光子聚合打印微纳光纤光栅及其传感特性研究》文中进行了进一步梳理微纳光纤具有强的机械性能、强的倐逝场以及光学损耗小等优异的特性,为布拉格光栅的制备提供了优秀的平台。经过四十多年的发展,研究者们提出了多种微纳光纤布拉格光栅（μ-FBG）的制备方式,有化学腐蚀法、飞秒激光诱导法、紫外光曝光法、聚焦离子束法以及飞秒激光烧蚀等方式,这些方式均是通过在微纳光纤的内部或表面诱导周期性的折射率调制,从而形成光栅。微纳光纤周围强大的倏逝场特性使得其对周围介质的变化十分敏感,因此基于μ-FBG的传感器多用于探测周围气体的浓度或液体的折射率变化。在前人的研究基础上,本课题提出了一种新的μ-FBG的制备技术,即飞秒激光双光子聚合打印微纳光纤布拉格光栅,并对成功制备出的线型μ-FBG和螺旋型μ-FBG的光谱特性与折射率传感特性以及温度特性等进行了探索。本论文的主要研究内容如下:（1）综述了微纳光纤的基本特征、常用的微纳光纤布拉格光栅的制备技术以及微纳光纤布拉格光栅的应用,它主要的应用领域为液体折射率探测、应力探测以及温度探测;综述了飞秒激光微加工的优势以及飞秒激光双光子聚合技术的发展与应用;系统的介绍了飞秒激光双光子聚合的机理。（2）介绍了在实验中搭建的飞秒激光双光子微加工系统,该系统由掺钛蓝宝石飞秒激光器、显微加工系统、三维电动位移平台以及功率计、衰减器、快门、反射镜等光学元件组成。该系统的加工精度可达到10 nm,可用于一些二维平面结构或简单的三维微纳结构的制备。（3）介绍了利用飞秒激光双光子聚合技术打印线型微纳光纤布拉格光栅结构的过程,实验中探索了激光能量对线型μ-FBG的光谱特性以及结构形貌的影响;测试了其在空气中的反射谱,在波长1481.2nm和1488.6nm处分别观察到了两个谐振峰。并将线型μ-FBG应用于折射率传感,在折射率1.446处得到了最大的折射率灵敏度为207.14nm/RIU。（4）介绍了利用飞秒激光双光子聚合技术打印螺旋型μ-FBG的过程。在线型μ-FBG的基础上,优化了光刻胶的机械性能,设计并制备了螺旋型μ-FBG。实验中使用的加工系统为femtoLAB系统,该系统集成了Yb:KGW飞秒激光器、高精度的三维线性位移平台和一套SCA的微加工控制软件,以及样品夹具、反射镜、透射镜、功率计等基本光路系统组件。实验中测试了其在空气与酒精中的反射谱和透射谱、偏振特性以及温度特性。与线型μ-FBG相比,螺旋型μ-FBG具有更强的机械性能、更稳固的结构与更高的折射率灵敏度。实验测得螺旋型μ-FBG在折射率1.365-1.395的区间内,高阶模和基模的折射率灵敏度分别为229nm/RIU和120 nm/RIU,其中基模在高折射率区（1.422-1.438）的折射率灵敏度为348.5 nm/RIU。实验测得其温度灵敏度为4.97 pm/℃,与普通μ-FBG的温度灵敏度在一个量级。
伍朝志[5]（2019）在《三维叠层微电极混粉电解/电火花加工机理及应用研究》文中研究指明当今世界日益突出的能源危机、环境污染等问题,使得表面功能结构制造成为国际学术研究的热点之一。微细电加工（微细电解加工和电火花加工）是实现表面功能结构制造的主要技术手段之一;而该技术的必备工具——三维微电极,难以通过常规机械加工方法制备。因此,在当前,微细电加工过程通常是利用微柱状电极、以逐层扫描铣削放电的方式开展,并用于制备各种复杂三维微型腔。但是,逐层扫描放电加工效率较低,而且微柱状电极横截面积十分微小,导致其抗干扰能力较差、容易损坏。为此,针对三维微细电加工技术上述所述不足之处,本研究借助于增材制造原理,将铜箔等材料用于叠层制造三维微电极。所制电极质量可靠、抗干扰能力较强,可用于具有大深宽比和复杂结构特征三维微型腔的高效电加工。该技术是对微柱状电极工艺方法的有益补充。本文在总结国内外大量相关文献的基础上,对本课题所提方法的加工机理以及关键应用技术进行了深入研究。完成的主要工作内容如下:（1）提出具有微孔结构和倒锥度特征烧结式三维叠层微电极、以及捆绑式三维叠层微电极的制备方案。对振动辅助微细电解加工极间间隙电解液的运动规律进行模拟仿真,以验证所设计电极结构具备合理性。对电极箔层间的压力云分布进行仿真计算,以预测应力集中和形变最严重的位置。对电极箔片可承受的载荷极值进行计算,以便电极工作部位各箔层间保持紧密贴合,从而获得具有较高形状精度的叠层微电极。结合仿真和计算的结果,使用镀锡铜箔叠层坯料,运用飞秒激光切割与真空压力热扩散焊组合工艺,制备出含有微孔和倒锥度特征和的烧结式三维叠层微电极;并且,为提高电极制备效率,运用飞秒激光切割结合专用电极夹具,快速制备出捆绑式三维叠层微电极。（2）开展了烧结式三维叠层微电极微细电解加工的机理和应用研究。使用含有碳化硼（B4C）磨粒的硝酸钠（NaNO3）电解液,进行振动辅助单向进给微细电解加工,并且结合振动研磨抛光工艺,对加工至指定深度后的微结构表面进行研磨抛光处理,以制备高表面质量的微结构。以不同振幅、振动频率、研磨时间以及B4C浓度等参数作为实验的主要影响因素,进行振动辅助微细电解加工实验研究。并以所得微结构底面粗糙度作为研究指标,对加工结果的成形机理进行对比分析。结果表明,B4C磨粒的振动磨削作用,大大减少了电解产物在电极工作面的沉积,保持了电极工作面良好而均匀的导电性,从而提高了电解加工的定域性,降低了杂散腐蚀程度,进而实现了高效稳定的电解加工,并显着改善了具有较大深度和复杂孤岛特征微结构的表面质量。（3）在微细电解加工基础上,进一步提出运用捆绑式三维叠层微电极进行负极性微细混粉电火花加工,所用火花油电介质同时含有均匀悬浮的石墨粉（Gr粉）和铜粉（Cu粉）。分析并总结了混粉微细电火花加工过程中、加工结果底面出现接缝放电痕和微凹坑的主要成形机理。同时,采用优化的工艺参数,包括粉末浓度、电压脉宽和脉间、以及加工电压等,对于该技术在典型工业金属材料上的应用进行了全方位验证,制备多种三维微结构实例。结果表明,在负极性混粉电火花放电的作用下,极间等离子放电通道均匀分布,使得电极工作面箔层间可形成完整连续的自焊接;合适的粉末浓度促成可靠积碳层保护膜的有效形成,进一步改善了电极工作表面质量,并显着降低了电极损耗,且电容储能作用的减小大大降低了潜布电容加工和电弧放电的可能性,从而实现高效稳定、精密、大深度、底面无接缝放电痕微结构的制备。
顾银炜[6]（2019）在《基于双光子聚合的微结构制备与检测》文中进行了进一步梳理随着电子技术及功能型微结构加工技术的发展,微结构的制备正趋于小型化、功能化发展。各种功能型微结构已经广泛应用于医疗、航天、机械等领域。各种微结构的制备方法层出不穷,其中飞秒激光双光子聚合技术凭借其高分辨率、低热效应、高灵活度,且真正实现三维空间加工等优点成为国内外的研究热点。同时微结构的制备与检测是两个不可分割的部分。本论文主要探索了飞秒激光双光子聚合制备微结构的三种工艺;研究了基于飞秒激光双光子聚合技术的掺杂石墨烯微结构的制备与检测;设计了一种基于机器学习改装传统光学显微镜的方法,并应用于三维双光子微结构的检测。主要工作如下:一、探究了一种在非水平表面制备大面积微结构的方法,该方法通过检测制备区域中三点的对焦系数,得到软件在制备大面积微结构时的对焦补偿;通过该方法制备了一种微小形变检测光栅。设计了一种二次制备双光子微结构的方法,通过在载玻片表面设置固定标记点,在多次制备微结构时通过固定标记点,可快速、精准地对焦至同一区域。发明了一种二次镀膜制备微电极及其引脚的方法,将二维掩膜版图案三维化可有效提高掩膜版图案制备成功率,利用镀膜法制备微电极引脚可有效解决传统银胶制备引脚不牢固的情况。二、将水溶性石墨烯材料与光刻胶混合,制备了一系列二维平面图案,基于拉曼光谱对图案进行表征,表明石墨烯材料已成功掺杂进微结构中。另外,制备了纯光刻胶和掺杂石墨烯的两种材料的“井字形”结构,利用扫描电子显微镜（SEM）检测拍摄,表明掺杂石墨烯的微结构在结构统一性及收缩性上优于纯光刻胶微结构。该项工作为石墨烯三维构型等工作提供了新思路。三、为了方便检测三维微结构及优化检测过程,将深度学习技术和图像处理技术应用于光学显微镜。设计了一种基于计算机视觉、机器学习和Python软件编程控制的显微镜自动搜索及三维重构系统。系统采用CMOS电子目镜作为图像采集端,通过树莓派作为主程序控制模块对图像进行处理并控制步进电机调节观测域。最后将图像数据保存至NumPy数组,通过调取不同高度微结构图像数据进行三维重构。该项工作将人工智能算法与传统实验设备相结合,达到了较好的实验效果。
李正勇[7]（2018）在《光纤微腔的飞秒激光制备及其传感特性研究》文中认为光学微腔是一种尺寸在微米量级或者亚微米量级的光学谐振腔,它利用在折射率不连续的界面上的反射、全反射、散射或者衍射等效应,将光限制在一个很小的区域,具有比传统介质微腔更宽的调控或感测能力和自由光谱范围。光学微腔是光电子器件中应用十分广泛的一种,在光通信、传感、激光、信号处理等领域有着极大的研究价值和应用前景。最近几十年,由于光纤技术的快速发展,基于光纤的光学微腔器件成为了研究的热点。各种不同类型的光纤微腔器件不断涌现,包括光纤法布里-珀罗微腔、光纤马赫-曾德尔微腔、光纤气泡微腔、光子晶体光纤缺陷腔等,主要应用于折射率、温度、气压,应力、磁场、载荷等参量的传感。飞秒激光技术的问世和发展,丰富了光纤微腔器件的制备手段。本文围绕低成本、高性能的光纤微腔传感器开展研究工作,沿着将微腔从光纤端面逐步移植到光纤纤芯、纤芯与包层交界和远离纤芯,传感器灵敏度逐步提升这条主线开展研究工作。利用飞秒激光湿法刻蚀技术制备光纤法布里-珀罗微腔应用于应变和气压传感。当低折射率液体进入微腔后,腔壁反射率降低无法形成干涉从而限制了其折射率传感应用,为了解决这一问题,将微腔移动到纤芯与包层交界处,形成马赫-曾德尔干涉仪,并成功应用于折射率和牛血清蛋白质浓度传感。由于光纤马赫-曾德尔干涉仪对温度响应灵敏度不高,为了解决这个问题,利用飞秒激光双光子聚合技术制备了回音壁模式微腔,应用于温度传感并且具有较高的温度灵敏特性。本论文的主要工作和研究成果如下:（1）系统介绍了光纤微腔传感器的发展历程,制备技术以及应用。详细阐述了飞秒激光湿法刻蚀技术的工作原理。另外,介绍了飞秒激光双光子技术的研究进展及工作原理。（2）设计并搭建了飞秒激光工系统,该系统是由飞激光微加工系统和飞秒激光双光子聚合微加工系统构成,加工精度能达到10 nm。飞秒激光微加工系统具有逐点写光栅、逐线写光栅、烧蚀加工、改性加工等功能。飞秒双光子聚合加工系统适用于加工微纳聚合物结构。（3）利用飞秒激光湿法刻蚀技术在光纤端面制备了同心圆环结构、光纤端面螺旋结构、光纤端面阵列透镜结构。研究了不同的加工参数对加工质量的影响,并观察了这些器件的模场,发现了不同结构的衍射图样。这些光纤端面器件在光场调控、光整形、微照明等方面具有潜在的应用。（4）利用飞秒激光湿法刻蚀技术制备了光纤微腔法布里-珀罗干涉传感器,并分别研究其应变、气压、折射率传感特性。研究其应力传感特性,发现腔长的变化对应变灵敏度没有影响,其灵敏度高达10.4 pm/με。研究气压的响应特性,分析了气压灵敏的原因:气压的变化导致空气折射率的变化和腔长的变化,实验测得气压灵敏的为4.4 nm/MPa,与理论计算的值相吻合。同时还研究了升压和降压过程器件的回复性,实验发现回复性极好。此外,研究了其折射率传感特性,当液体进入微腔后发现干涉光谱退化,损耗增加,分析其原因是腔壁的反射率降低,腔内的传输损耗增加。（5）利用飞秒激光湿法刻蚀技术制备光纤微腔马赫-曾德尔干涉传感器,并成功应用于牛血清蛋白质浓度测试。在测试牛血清蛋白质浓度前,需要检验其折射率灵敏特性,确保样品对液体折射率灵敏度到达一定要求。最终得到样品折射率灵敏度为-10055 nm/RIU,探测极限为3.5×10-5 RIU。不同浓度的牛血清蛋白质溶液在折射率方面表现出微小差异性,该传感器通过识别不同浓度牛血清蛋白质溶液的折射率变化来间接探测浓度的变化。实验测得牛血清蛋白质溶液的灵敏度为-38.9 nm/（mg/m L）,探测极限为2.57×10-4 mg/m L。（6）利用飞秒激光双光子聚合技术在微纳光纤表面固化环形WGM微腔,并研究了其温度传感特性。分析了飞秒激光湿法刻蚀技术制备环形微腔无法激励WGM谐振的原因,其原因为是:单模光纤纤芯耦合效率低,微腔壁的粗糙度较大导致散射损耗较大。而微纳光纤具有较强的倏逝场,耦合效率高。飞秒激光双光子聚合加工的WGM谐振腔,有效的减小了环形腔的粗糙度,提高了环形腔的质量。成功制备出不同直径的环形WGM谐振腔,并且应用于温度传感,灵敏度高达1.97 nm/℃,Q因子为1.9×103。
刘倩倩[8]（2018）在《多光子超衍射纳米加工机理与技术研究》文中认为近年来,激光器的逐渐成熟和纳米科技的飞速发展,带动着微纳米器件加工技术不断向高精度、高分辨率和高效率等方向发展。目前主要的微纳米加工技术有光学曝光技术、电子束曝光技术、聚焦离子束加工技术、纳米压印技术和飞秒激光多光子加工技术。飞秒激光多光子微纳加工技术是一种新型微纳加工技术,具有低成本、高分辨率、高精度以及能够加工任意复杂三维结构的特点,在制作光学器件、微电子学器件、微机电系统、光子晶体和超颖材料等功能性微纳结构和器件中具有广泛的应用。但是,目前报道的多光子微纳加工技术,多采用对紫外光敏感的商业光刻胶。由于这类光刻胶中光引发剂通常具有小的多光子吸收截面,而表现出低的引发活性,通常需要增加激发能量或者曝光时间才能引发光刻胶发生光聚合,不仅不利于多光子加工分辨率的提高,还容易超过材料的破坏阈值,导致微纳结构缺陷的产生。因此,研究多光子加工技术中能量阈值的影响因素,通过降低多光子加工的激光功率密度,提高分辨率,对多光子加工技术的应用具有重要的意义。本文在对多光子吸收机理进行深入理解的基础上,研究多光子吸收系数、吸收截面对加工阈值的影响。具有大的多光子吸收截面的材料将有助于降低多光子微纳加工的阈值。在保持多光子加工的高分辨率、高精度和真三维的特点的同时,较低的多光子微纳加工的能量阈值意味着所需的加工激光功率降低,从而可以减小飞秒激光的作用区域,提高多光子加工的分辨率。研究内容主要包括如下几个方面:1)从理论上阐明了非简并双光子吸收系数及吸收截面的影响因素。用泵浦探测方法研究了无机ZnS的非简并双光子吸收、简并三光子吸收及多光子吸收诱导的载流子吸收等非线性动力学过程。此外,测量了两种有机分子单边和双边咔唑盐的非简并双光子吸收截面,光子的能量和有机分子的结构会影响其非简并双光子吸收系数。2)进行了不同加工波长情况下的简并双光子聚合加工实验,发现随着加工光子能量的增大,简并双光子吸收截面增大,聚合阈值变小。然后我们进行了双光束加工实验。当400 nm的激光和800 nm的激光功率均小于其单独作用的阈值时,将两束光合并在一起可以加工出聚合物线条。3)通过干涉辅助双光子加工技术在硅基底上加工获得了形貌可调控的多层亚微米结构。对焦点处光强分布进行了模拟,研究了其形貌调制机制,获得了线宽随激光功率和焦点深度的变化规律。实验结果与理论很好的吻合。此外,还利用这种多层结构制作了结构光栅,获得了其反射光谱。
胡雪芳[9]（2017）在《基于飞秒激光双光子的微结构的制备与光学特性研究》文中研究表明随着电子技术和微纳加工技术的发展,各种器件都更加趋向于小型化和集成化,微结构已经广泛应用于航空航天、生物医疗、机械工业、国防等领域。微结构的制备方法很多,但是飞秒激光双光子加工方法因为其加工精度高、热效应小、无掩膜、灵活性高,且能真正实现三维加工等优点而成为了国内外研究的热点。所谓双光子吸收,是指原子在同时吸收两个光子的能量后跃迁到激发态的过程。因为双光子激发过程被紧紧局限在焦点附近的很小区域,如此小的有效作用体积使得双光子加工技术能够制备出超越衍射极限的微结构。本论文主要研究了基于飞秒激光双光子的微结构加工及其光学特性。主要工作和创新性如下:一、通过将荧光材料罗丹明6G和光刻胶混合,制备了一个3×3的微六棱锥阵列。通过用波长为532 nm的绿激光照射样品,在波长为550 nm处观察到一个明显的发射峰,并测试了样品的衍射图案,根据光栅公式可以推测出所制备微结构的周期,和所设计的微结构周期相比,误差仅为2.3%。二、利用剥离法制备了一个二维金属光栅,利用该光栅搭建了一个测量激光二维方位角及波长的装置。该装置主要包括金属光栅、显示屏和网络摄像头。在实验室条件下用该装置测量了激光的二维方位角及波长,结果表明,所探测的激光二维方位角分布在理想曲线上,且在X,Y两个方向上所测得的波长和实际波长相差都小于10 nm,表明了该装置及方法在测量激光二维方位角及波长方面的可靠性。三、在红外玻璃基底上制备了互补型L形手征金属结构,该金属结构的周期为8μm,对于该微结构的制备与研究,有利于红外波段手征微结构的实验制备及特性研究。四、发明了一种显微镜下观察立体结构的装置,该装置包括三个移动平台以及旋转单元,其特征在于:三个移动平台包括依次叠加设置的第一移动平台、第二移动平台和第三移动平台,分别沿X、Y、Z方向移动。旋转单元包括轴向横向设置、并可绕轴向360度旋转的旋转轴,旋转轴的外侧端固定待观察的立体微结构样品。本发明的装置可以实现待测样品360度的旋转,能全方位观测微结构的形貌及尺寸。与扫描电子显微镜相比,具有成本低、操作简便等突出优点。五、发明了一种检测微结构之间相似比例的装置及方法,该装置主要包括显微镜、计算机、树莓派数据处理模块和显示模块。与现有技术相比,本发明的优点在于该装置及方法可以通过分析对比微结构阵列在重复加工过程中的相似比例,来判断加工过程中的质量,发现加工过程中的问题。
苟晓蓉[10]（2017）在《双光子微加工水凝胶的研究及不同形貌复杂水凝胶的加工》文中指出水凝胶是一种能够从水环境中吸水溶胀但不溶解的三维（3D）网状聚合物,具有良好的生物相容性,与生物体内细胞外基质（ECM）具有高度的相似性,所以水凝胶被广泛用于药物递送和组织工程等生物医药领域的研究。为了更好地模拟生物体内细胞所处的微环境ECM,需要水凝胶具有更精确的构象。传统微加工技术加工的水凝胶分辨率不高,而双光子聚合微加工（TPPM）技术具有三阶非线性光学性质,聚合反应只发生在激光焦点附近的极小体积内,所以能够加工出任意高分辨率3D水凝胶微结构。然而,在TPPM中,激光焦点受电脑控制,轨迹确定,如果已加工的部分刚性不够,发生变形,那么将不能加工出完整的微结构。所以保证TPPM加工的聚合物具有一定的刚性,将有助于加工出高分辨率的3D水凝胶微结构。此外,水凝胶的刚性对细胞行为有重要影响。针对这些问题,本研究首先进行了光刻胶的优化,选择出最优的光刻胶体系,并利用此光刻胶加工的微结构进行了杨氏模量研究。本文通过加工不同模型的水凝胶微结构,对比微结构分辨率,确定了最优光刻胶体系。在扫描速度为10μm/s时,这种光刻胶的线加工阈值为3.50 mW,对应的线宽为151 nm。利用光刻胶加工了30μm×30μm×5μm的长方体微结构,研究了空气中不同激光功率、激光扫描速度以及层间距下的微结构的杨氏模量,分别为1018 MPa、9.016.5 MPa和8.728.8 MPa,并研究了水相中不同层间距下微结构的杨氏模量,值为36.5 MPa,接近软骨组织的杨氏模量,有望用于骨组织工程修复。此外,通过调节参数,利用光刻胶加工了各种各样的30°、45°、60°和90°等不同角度的红细胞微结构及其他复杂水凝胶微结构,有望更好地模拟细胞微环境。
二、双光子微加工技术与应用研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、双光子微加工技术与应用研究（论文提纲范文）
（1）矢量紧聚焦光场及其在激光微加工中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究现状 |
| 1.1.1 紧聚焦光场的发展 |
| 1.1.2 激光直写的发展 |
| 1.1.3 双光子聚合的发展 |
| 1.2 本文的工作 |
| 第2章 光场调控及紧聚焦理论分析 |
| 2.1 Richards-Wolf矢量衍射积分理论 |
| 2.2 拉盖尔-高斯光束 |
| 2.3 贝塞尔-高斯光束 |
| 2.4 多焦点阵列光场整形技术 |
| 2.4.1 微透镜阵列或衍射光学元件分束 |
| 2.4.2 空间光调制器分束 |
| 第3章 基于矢量G-S迭代优化算法多焦点阵列并行加工 |
| 3.1 矢量G-S迭代优化算法 |
| 3.2 基于空间光调制器的飞秒激光加工系统 |
| 3.3 双光子聚合反应 |
| 3.4 多焦点阵列并行加工 |
| 3.4.1 多焦点阵列制备光栅 |
| 3.4.2 阵列透镜的制备 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 动态多焦点及其加工应用 |
| 4.1 紧聚焦光场下多焦点移动 |
| 4.2 飞秒激光加工系统 |
| 4.3 结果分析与讨论 |
| 4.4 三维多焦点动态微纳加工 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 矢量光束的光力分析及在纳米加工中的应用探讨 |
| 5.1 高阶圆柱矢量光束紧聚焦特性 |
| 5.1.1 任意偏振分布圆柱矢量光束的计算 |
| 5.1.2 高阶矢量光束的电场 |
| 5.1.3 高阶矢量光束的磁场 |
| 5.2 瑞利粒子在高阶圆柱矢量光束聚焦中的力学效应 |
| 5.2.1 时间平均坡印亭矢量 |
| 5.2.2 横向自旋密度 |
| 5.2.3 力学效应 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（2）基于聚酰亚胺薄膜的飞秒激光双光子直写研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 柔性电子学 |
| 1.2 柔性电子学在电子器件的应用与发展 |
| 1.3 激光加工技术的应用与发展 |
| 1.4 飞秒激光直写技术 |
| 1.5 飞秒激光双光子直写技术及其应用 |
| 1.5.1 飞秒激光双光子直写技术 |
| 1.5.2 飞秒激光双光子直写技术在微纳加工方面的应用 |
| 1.6 论文选题的目的、意义及研究内容 |
| 2 实验装置与样品制备 |
| 2.1 飞秒激光双光子直写加工系统 |
| 2.2 样品制备 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 聚酰亚胺薄膜上飞秒激光双光子直写负性光刻胶的研究 |
| 3.1 激光功率对线条分辨率的影响 |
| 3.2 扫描速度对线条分辨率的影响 |
| 3.3 线条柔韧性测试 |
| 3.4 微结构制备 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 聚酰亚胺薄膜上飞秒激光双光子直写正性光刻胶的研究 |
| 4.1 激光功率对线条分辨率的影响 |
| 4.2 扫描速度对线条分辨率的影响 |
| 4.3 线条柔韧性测试 |
| 4.4 微结构制备 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论 |
| 5.1 论文主要研究结果 |
| 5.2 存在的问题及展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（3）水溶性双光子引发剂的制备、表征及其在凝胶微结构加工中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 引言 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 双光子聚合技术 |
| 1.1.1 双光子吸收的原理 |
| 1.1.2 双光子吸收的应用 |
| 1.1.3 双光子聚合微加工的原理 |
| 1.1.4 双光子聚合微加工的进展 |
| 1.2 水溶性光引发剂 |
| 1.2.1 水溶性光引发剂的引发原理 |
| 1.2.2 水溶性光引发剂的分类 |
| 1.2.3 水溶性光引发剂的制备方法 |
| 1.3 双光子聚合加工3D水凝胶微结构 |
| 1.3.1 3D水凝胶及其微型化 |
| 1.3.2 双光子聚合加工3D水凝胶的研究进展 |
| 1.4 论文选题的意义和研究内容 |
| 第二章 水溶性光引发剂WS-Benzil的制备、表征及微加工 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验试剂与仪器 |
| 2.2.1 实验试剂 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.3 实验部分 |
| 2.3.1 水溶性光引发剂WS-Benzil的合成 |
| 2.3.2 水溶性光引发剂WS-Benzil的表征 |
| 2.3.3 水凝胶的双光子聚合微加工 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 水溶性光引发剂WS-Benzil的合成 |
| 2.4.2 水溶性光引发剂WS-Benzil的表征 |
| 2.4.3 水凝胶的双光子聚合微加工 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 水溶性光引发剂WS-PI369的制备、表征及微加工 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验试剂与仪器 |
| 3.2.1 实验试剂 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.3 实验部分 |
| 3.3.1 水溶性光引发剂WS-PI369的合成 |
| 3.3.2 水溶性光引发剂WS-PI369的表征 |
| 3.3.3 水凝胶的双光子聚合微加工 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 水溶性光引发剂WS-PI369的合成 |
| 3.4.2 水溶性光引发剂WS-PI369的表征 |
| 3.4.3 水凝胶的双光子聚合微加工 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的科研成果 |
| 致谢 |
（4）飞秒激光双光子聚合打印微纳光纤光栅及其传感特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微纳光纤的基本特性 |
| 1.2 微纳光纤布拉格光栅的制备方式 |
| 1.2.1 折射率调制型光栅的制备 |
| 1.2.2 结构型调制光栅的制备 |
| 1.3 微纳光纤布拉格光栅器件的应用 |
| 1.4 本论文的主要内容 |
| 第二章 飞秒激光双光子聚合技术概述 |
| 2.1 飞秒激光微加工的优势 |
| 2.2 双光子聚合机理 |
| 2.2.1 双光子吸收过程 |
| 2.2.2 双光子聚合过程 |
| 2.3 光刻胶简介 |
| 2.4 飞秒激光双光子聚合技术的发展 |
| 2.5 飞秒激光双光子聚合技术的应用 |
| 第三章 飞秒激光双光子聚合打印线型微纳布拉格光纤光栅 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 飞秒激光双光子聚合加工系统的搭建 |
| 3.3 线型微纳光纤布拉格光栅的制备 |
| 3.3.1 微纳光纤的拉制 |
| 3.3.2 线型布拉格光栅的双光子聚合打印 |
| 3.4 线型微纳布拉格光纤光栅的折射率传感特性研究 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 飞秒激光双光子聚合技术打印螺旋型微纳光纤光栅 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 螺旋型微纳光纤布拉格光栅的制备 |
| 4.2.1 光敏胶的配备 |
| 4.2.2 螺旋型光栅的制备过程 |
| 4.3 螺旋型微纳光纤布拉格光栅的传感特性研究 |
| 4.3.1 光谱特性 |
| 4.3.2 偏振特性 |
| 4.3.3 折射率传感特性 |
| 4.3.4 温度传感特性 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士期间研究成果 |
（5）三维叠层微电极混粉电解/电火花加工机理及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题依据 |
| 1.2 微细加工技术概论 |
| 1.3 微结构的制备及其研究现状 |
| 1.3.1 飞秒激光加工技术 |
| 1.3.2 Micro-ECM技术 |
| 1.3.3 Micro-EDM技术 |
| 1.4 微细加工技术现存的问题以及课题来源 |
| 1.4.1 当前存在的问题 |
| 1.4.2 课题来源 |
| 1.5 本课题的主要研究内容 |
| 第二章 Micro-ECM/EDM加工机理及方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Micro-ECM |
| 2.2.1 基本特点 |
| 2.2.2 基本原理 |
| 2.2.3 微结构加工精度分析 |
| 2.3 Micro-EDM |
| 2.3.1 基本历程 |
| 2.3.2 基本特点 |
| 2.3.3 PMEDM基本原理 |
| 2.4 实验方法 |
| 2.4.1 振动辅助单向进给micro-ECM |
| 2.4.2 负极性micro-PMEDM |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 飞秒激光技术制备烧结式和捆绑式三维叠层微电极 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电解加工流场以及电极受压应力分布仿真 |
| 3.2.1 流场仿真 |
| 3.2.2 应力云分布仿真 |
| 3.3 电极制备阶段的合适载荷计算 |
| 3.3.1 烧结式三维叠层微电极 |
| 3.3.2 捆绑式三维叠层微电极 |
| 3.4 三维叠层微电极的制备 |
| 3.4.1 基本设备 |
| 3.4.2 三维叠层微电极的制备流程 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 烧结式三维叠层微电极电解加工 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电解加工方法及系统 |
| 4.2.1 加工方法 |
| 4.2.2 加工系统 |
| 4.3 加工电流 |
| 4.4 Micro-ECM参数调控及机理 |
| 4.4.1 振幅A_2 |
| 4.4.2 振动频率f_2 |
| 4.4.3 研磨时间T |
| 4.4.4 B4C浓度C |
| 4.5 三维微型腔的制备 |
| 4.5.1 烧结式三维叠层微电极的制备 |
| 4.5.2 无B_4C磨粒的micro-ECM |
| 4.5.3 含B_4C磨粒的micro-ECM |
| 4.6 微型腔侧壁微孔条纹成形机理 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 捆绑式三维叠层微电极电火花加工 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电火花加工方法及系统 |
| 5.2.1 加工方法 |
| 5.2.2 加工系统 |
| 5.3 箔层自焊接以及粉末隔离机理 |
| 5.4 负极性micro-PMEDM参数调控及机理 |
| 5.4.1 粉末浓度C |
| 5.4.2 电压脉宽Ton和脉间Toff |
| 5.4.3 加工电压U |
| 5.5 三维微型腔的制备 |
| 5.5.1 捆绑式三维叠层微电极的制备 |
| 5.5.2 无混粉micro-EDM三维微型腔 |
| 5.5.3 负极性micro-PMEDM三维微型腔 |
| 5.6 峰值电流 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文研究工作总结 |
| 6.2 课题研究的主要创新点 |
| 6.3 未来研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
（6）基于双光子聚合的微结构制备与检测（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 引言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 飞秒激光双光子聚合概述 |
| 1.1.1 飞秒激光双光子微加工研究进展 |
| 1.1.2 飞秒激光双光子微加工系统 |
| 1.2 石墨烯材料三维微结构概述 |
| 1.2.1 石墨烯材料概述 |
| 1.2.2 石墨烯三维结构合成 |
| 1.3 机器学习和卷积神经网络概述 |
| 1.3.1 机器学习的发展 |
| 1.3.2 卷积神经网络概述 |
| 1.4 本论文研究的主要目的和内容 |
| 2 双光子微结构制备工艺 |
| 2.1 “三点对焦”制备大范围微结构 |
| 2.1.1 “三点对焦”原理及步骤 |
| 2.1.2 制备微小形变测量光栅 |
| 2.2 二次制备双光子微结构 |
| 2.3 改进微电极制备 |
| 2.3.1 掩膜版图案改进 |
| 2.3.2 二次镀膜法做引脚 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 掺杂石墨烯微结构制备及特性检测 |
| 3.1 掺杂石墨烯光刻胶的配置 |
| 3.1.1 水溶性石墨烯分散液配置 |
| 3.1.2 水溶性石墨烯-光刻胶混合液配置 |
| 3.1.3 激光穿透性与亲水角测试 |
| 3.2 掺杂石墨烯微结构的制备 |
| 3.3 石墨烯材料在微结构中分布情况 |
| 3.3.1 拉曼位移光谱检测 |
| 3.3.2 检测结果与分析 |
| 3.4 掺杂石墨烯微结构收缩性检测与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 改装智能显微镜对三维微结构的检测 |
| 4.1 智能显微镜改装 |
| 4.1.1 部分硬件介绍 |
| 4.1.2 硬件组装 |
| 4.2 人工智能算法 |
| 4.2.1 图像数据采集 |
| 4.2.2 图像处理 |
| 4.2.3 图像标签分类 |
| 4.3 三维微结构制备 |
| 4.4 模型训练 |
| 4.5 模型测试 |
| 4.5.1 样本查找测试 |
| 4.5.2 三维微结构重构 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（7）光纤微腔的飞秒激光制备及其传感特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤微腔传感器的研究进展 |
| 1.1.1 光纤微腔传感器的发展 |
| 1.1.2 光纤微腔传感器的应用 |
| 1.2 飞秒激光湿法刻蚀技术的机理及研究进展 |
| 1.2.1 飞秒激光湿法刻蚀技术的机理 |
| 1.2.2 飞秒激光湿法刻蚀技术的研究进展 |
| 1.3 飞秒激光双光子聚合技术的机理及研究进展 |
| 1.3.1 双光子聚合技术的机理 |
| 1.3.2 双光子聚合技术的研究进展 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 飞秒激光湿法刻蚀制备的光纤端面微腔 |
| 2.1 飞秒激光微加工系统设计与搭建 |
| 2.2 飞秒激光湿法刻蚀加工过程 |
| 2.3 光纤端面同心圆环结构 |
| 2.4 光纤端面微透镜阵列 |
| 2.5 光纤端面螺旋线结构 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 飞秒激光湿法刻蚀制备的光纤微腔F-P干涉传感器 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.2 光纤F-P干涉仪的结构类型 |
| 3.1.3 光纤F-P干涉仪的传感应用 |
| 3.2 光纤微腔F-P干涉仪的原理及制备 |
| 3.2.1 光纤微腔F-P干涉仪的原理 |
| 3.2.2 光纤微腔F-P干涉仪的制备 |
| 3.3 光纤微腔F-P干涉仪的传感特性 |
| 3.3.1 应变传感特性 |
| 3.3.2 气压传感特性 |
| 3.3.3 折射率传感特性 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 飞秒激光湿法刻蚀制备的光纤微腔M-Z干涉传感器 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 传统M-Z干涉仪生物传感器 |
| 4.1.2 光纤M-Z干涉仪生物传感器 |
| 4.2 光纤微腔M-Z干涉仪的原理及制备 |
| 4.2.1 光纤微腔M-Z干涉仪的原理 |
| 4.2.2 光纤微腔M-Z干涉仪的制备 |
| 4.3 光纤微腔M-Z干涉仪的传感特性 |
| 4.3.1 折射率传感特性 |
| 4.3.2 牛血清蛋白质溶液的浓度传感特性 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 飞秒激光制备的光纤环形WGM微腔传感器 |
| 5.1 引言 |
| 5.1.1 WGM谐振腔的研究进展 |
| 5.1.2 WGM谐振腔介质 |
| 5.1.3 WGM谐振腔的耦合方式 |
| 5.1.4 WGM式谐振腔的传感应用 |
| 5.2 光纤环形WGM微腔的原理及制备 |
| 5.2.1 光纤环形WGM微腔的原理 |
| 5.2.2 光纤环形WGM微腔的制备 |
| 5.3 光纤环形WGM微腔的温度传感特性 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本论文的总结 |
| 6.2 本论文的创新点 |
| 6.3 本论文的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
（8）多光子超衍射纳米加工机理与技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 目前主要的微纳加工技术 |
| 1.2.1 光学曝光技术 |
| 1.2.2 电子束曝光技术 |
| 1.2.3 离子束加工技术 |
| 1.2.4 纳米压印技术 |
| 1.3 飞秒激光多光子微纳加工技术 |
| 1.3.1 飞秒激光多光子微纳加工原理 |
| 1.3.2 飞秒激光多光子微纳加工系统 |
| 1.3.3 飞秒激光多光子微纳加工的分辨率 |
| 1.3.4 飞秒激光多光子微纳加工制备微结构 |
| 1.4 本论文的研究目的、意义和主要内容 |
| 第2章 多光子吸收效应机理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 多光子吸收原理 |
| 2.2.1 经典理论 |
| 2.2.2 量子理论 |
| 2.2.3 影响多光子吸收的因素 |
| 2.3 多光子吸收测试 |
| 2.3.1 理论模型 |
| 2.3.2 泵浦探测测试系统 |
| 2.3.3 ZnS多晶多光子吸收特性测试 |
| 2.3.4 单边和双边咔唑盐的吸收测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 多光子微纳加工原理的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 变波长简并双光子微纳加工 |
| 3.2.1 简并双光子聚合理论 |
| 3.2.2 实验系统 |
| 3.2.3 SCR500光刻胶材料测试 |
| 3.2.4 波长对加工阈值的影响 |
| 3.3 变功率双光束多光子聚合微纳加工 |
| 3.3.1 双光束多光子聚合理论 |
| 3.3.2 实验系统 |
| 3.3.3 双光束多光子聚合微加工 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 多光子微纳加工技术在制作微结构中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 高反衬底上的多层纳米线的制备 |
| 4.2.1 三维多层微结构制备 |
| 4.2.2 三维多层亚微米结构成因的理论解释 |
| 4.2.3 结构光栅 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 本论文的主要研究结果 |
| 5.2 存在的问题与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）基于飞秒激光双光子的微结构的制备与光学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 引言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 荧光材料应用研究现状 |
| 1.2 微结构应用研究现状 |
| 1.3 红外超材料研究现状 |
| 1.3.1 红外超材料简介 |
| 1.3.2 红外硫系玻璃的应用 |
| 1.4 飞秒激光双光子微加工研究现状 |
| 1.5 本论文研究的主要目的和内容 |
| 2 微结构的制备 |
| 2.1 飞秒激光双光子微加工技术 |
| 2.1.1 双光子原理 |
| 2.1.2 飞秒激光微加工系统 |
| 2.1.3 飞秒激光双光子微加工原理 |
| 2.2 含荧光材料微三维阵列的制备 |
| 2.3 二维金属光栅的制备 |
| 2.3.1 剥离法 |
| 2.3.2 二维金属光栅 |
| 2.4 红外玻璃基底上互补型L形手征微结构的制备 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 微结构的检测装置 |
| 3.1 含荧光材料微三维阵列光学特性的检测装置 |
| 3.2 二维金属光栅光学特性的检测装置 |
| 3.2.1 二维金属光栅的应用测试装置 |
| 3.2.2 二维金属光栅衍射特性测试装置 |
| 3.3 一种显微镜下观察立体结构的装置 |
| 3.3.1 发明背景 |
| 3.3.2 发明内容 |
| 3.4 一种检测微结构之间相似比例的装置 |
| 3.4.1 发明背景 |
| 3.4.2 发明内容 |
| 3.4.3 实施案例 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 微结构的光学特性研究 |
| 4.1 含荧光材料微三维阵列的光学特性 |
| 4.1.1 荧光特性分析 |
| 4.1.2 衍射特性分析 |
| 4.2 二维金属光栅的光学特性 |
| 4.2.1 二维金属光栅的光学应用特性 |
| 4.2.2 二维金属光栅的衍射特性 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（10）双光子微加工水凝胶的研究及不同形貌复杂水凝胶的加工（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 前言 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 双光子吸收过程 |
| 2.1.1 双光子吸收原理 |
| 2.1.2 双光子吸收特点 |
| 2.1.3 双光子吸收应用 |
| 2.2 双光子聚合 |
| 2.2.1 双光子自由基聚合微加工原理 |
| 2.2.2 双光子聚合材料 |
| 2.2.3 双光子聚合微加工装置 |
| 2.2.4 双光子聚合微加工分辨率的提高 |
| 2.2.5 3 D水凝胶双光子聚合微加工 |
| 2.3 细胞对微环境的力响应行为 |
| 2.4 研究课题的提出 |
| 第3章 光刻胶的优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 光刻胶的制备 |
| 3.2.3 表征 |
| 3.2.4 双光子聚合微加工 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 MSN的TEM表征 |
| 3.3.2 WI_2与N的紫外和荧光 |
| 3.3.3 WI_3与N的紫外和荧光 |
| 3.3.4 双光子聚合微加工 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 水凝胶微结构的杨氏模量研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 双光子聚合微加工阈值研究 |
| 4.2.2 杨氏模量待测样品的双光子聚合微加工 |
| 4.2.3 立方体微结构的杨氏模量研究 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 双光子聚合的微加工阈值 |
| 4.3.2 杨氏模量待测样品的双光子聚合微加工 |
| 4.3.3 立方体微结构的杨氏模量研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 3D水凝胶微结构的双光子聚合微加工 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 不同角度红细胞微结构的微加工 |
| 5.2.2 不同激光功率下加工的红细胞微结构 |
| 5.2.3 不同层间距下加工的红细胞微结构 |
| 5.2.4 不同激光扫描速度下加工的红细胞微结构 |
| 5.2.5 不同尺寸的红细胞微结构的加工 |
| 5.2.6 其他水凝胶微结构的加工 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 不同角度的红细胞水凝胶微结构的加工 |
| 5.3.2 不同功率下红细胞水凝胶微结构的加工 |
| 5.3.3 不同层间距下红细胞水凝胶微结构的加工 |
| 5.3.4 不同扫描速度下红细胞水凝胶微结构的加工 |
| 5.3.5 不同尺寸的红细胞水凝胶微结构的加工 |
| 5.3.6 其他水凝胶微结构的加工 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、双光子微加工技术与应用研究（论文参考文献）
- [1]矢量紧聚焦光场及其在激光微加工中的应用[D]. 周立强. 鲁东大学, 2021(12)
- [2]基于聚酰亚胺薄膜的飞秒激光双光子直写研究[D]. 杨公瑾. 郑州大学, 2020(03)
- [3]水溶性双光子引发剂的制备、表征及其在凝胶微结构加工中的应用[D]. 黄丽丽. 青岛大学, 2020(01)
- [4]飞秒激光双光子聚合打印微纳光纤光栅及其传感特性研究[D]. 王佳. 深圳大学, 2019(09)
- [5]三维叠层微电极混粉电解/电火花加工机理及应用研究[D]. 伍朝志. 深圳大学, 2019(11)
- [6]基于双光子聚合的微结构制备与检测[D]. 顾银炜. 宁波大学, 2019(06)
- [7]光纤微腔的飞秒激光制备及其传感特性研究[D]. 李正勇. 深圳大学, 2018(07)
- [8]多光子超衍射纳米加工机理与技术研究[D]. 刘倩倩. 中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院), 2018(01)
- [9]基于飞秒激光双光子的微结构的制备与光学特性研究[D]. 胡雪芳. 宁波大学, 2017(02)
- [10]双光子微加工水凝胶的研究及不同形貌复杂水凝胶的加工[D]. 苟晓蓉. 天津大学, 2017(09)