吉林大学电子科学与工程学院，吉林 长春 130012
飞秒激光直写光波导是实现三维光子集成芯片（PIC）的重要技术手段。PIC集成度的提升受弯曲波导曲率半径的限制。为了实现大曲率低损耗弯曲波导的飞秒激光直写，提出多次激光修饰增强波导芯层与包层折射率对比度的方法来优化芯层的横截面折射率分布。在20 mm曲率半径下，实现S型弯曲波导低至0.64 dB/cm的弯曲损耗。该方法在降低弯曲波导损耗方面拥有巨大潜力，对于提升PIC的集成度具有重要意义。
光学制造 光波导 飞秒激光直写 大曲率 弯曲损耗 截面控制 中国激光
2024, 51(16): 1602403
1 广东省科学院中乌焊接研究所，广东省现代焊接技术重点实验室，广东 广州 510650
2 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
3 北京大学东莞光电研究院，广东 东莞 523808
金刚石作为一种具有独特优异性能的半导体材料，在光学和电子学领域具有重要的应用价值。目前生长金刚石最常用的方法是化学气相沉积（CVD）法，采用该方法制备的金刚石薄膜通常为多晶结构，表面粗糙度高、颗粒大的缺点制约了金刚石薄膜的应用。笔者提出了飞秒-纳秒-离子束刻蚀的复合抛光方法并采用该方法对CVD金刚石薄膜进行抛光。结果表明：经飞秒-纳秒激光刻蚀后，金刚石表面粗糙度降低得十分明显，由未刻蚀时的4 μm降至0.5 μm左右，但表面出现了明显的石墨化现象；进一步采用离子束刻蚀去除表面的石墨层，最低可将表面粗糙度降至0.47 μm。所提方法实现了金刚石表面的无改性平滑抛光，为金刚石表面微纳器件的发展奠定了基础。
超快激光 金刚石薄膜 激光抛光 离子束刻蚀 粗糙度 中国激光
2024, 51(16): 1602210
1 广东正业科技股份有限公司，广东 东莞 523000
2 吉林大学电子科学与工程学院，吉林 长春 130012
针对硬质材料高数值孔径（）微透镜阵列制备难的问题，提出一种基于像差的自调制激光加工方法。该方法将飞秒激光聚焦于石英衬底的下表面，能够实现对激光焦点的纵向拉伸，结合氢氟酸溶液湿法刻蚀实现了具有高数值孔径微透镜的制备。结果表明，利用该技术通过改变单脉冲能量能够对微透镜形貌进行调控，在此基础上进一步优化离焦位置，有效地增大了微透镜的数值孔径，制备出达到理论极限（=0.46）的高数值孔径石英微透镜。相对于传统的正面加工方法，所提方法方式不仅提升了微透镜的数值孔径，而且无需复杂的光调制系统，对于高性能硬质材料微透镜阵列的制备与实际应用具有重要的意义。
激光技术 飞秒激光加工 高数值孔径 微透镜阵列 熔融石英 光学学报
2023, 43(16): 1623019
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, College of Electronic Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130012, China
We demonstrate that the filamentation process is strongly influenced by the polarization state of the driver laser. When the laser polarization changes from linear to circular, the critical power for the self-focusing of a Ti:Sapphire laser (800 nm, 40 fs) in air increases from about 9.6±1.0 to 14.9±1.5 GW, while the second nonlinear refractive index n2 of air decreases from 9.9 × 10 20 to 6.4 × 10 20 cm2/W. We also demonstrate that the luminescence from the neutral nitrogen molecules at 337 nm is dependent on both the laser intensity and plasma density inside the filament.
020.2649 Strong field laser physics 300.6280 Spectroscopy, fluorescence and luminescence 260.5950 Self-focusing 260.5210 Photoionization Chinese Optics Letters
2017, 15(12): 120201
1 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
2 西安交通大学机械工程学院, 陕西 西安 710049
飞秒激光直写技术(FsLDW)因其优异的三维加工能力、高空间分辨率、低附加损伤等优点被广泛地应用于微纳加工领域, 但传统飞秒激光直写技术在加工效率、加工面积和加工精度之间存在矛盾。为了实现高速、大面积、高精度的激光微纳加工, 构建了一种由大范围水平位移台和高速旋转台组成的极坐标系飞秒激光直写系统。基于该系统, 研究了轴对称样品中心对准方法及曲面曲率校准方法, 并在曲面上制备了多阶三维结构。最终完成了在透镜曲面上制备直径为10 mm的衍射圆光栅结构, 实现了飞秒激光高速、大尺寸、高精度地制备大面积三维结构。该研究为高性能折衍混合光学元件的制备提供了有力的技术支持。
激光光学 衍射光学元件 飞秒激光直写 极坐标系扫描
1 吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区, 吉林 长春 130012
2 西安交通大学机械工程学院, 陕西 西安 710049
液相脉冲激光烧蚀法(PLAL)具有绿色环保、适用范围广及可制备复合材料等优点, 受到学术界的广泛关注, 但是较低的制备效率限制了它进一步发展。将微流控技术与液相脉冲激光烧蚀法相结合, 在硅基微流控芯片中实现了快速高效制备晶格型(400~800 nm)和球型(100~300 nm)硅纳米结构。通过扫描电子显微镜和光谱仪对其形貌结构及分布情况进行了测试表征, 获得了微流控流速、激光烧蚀功率与纳米粒子制备效率之间的关系。该方法将液相脉冲激光烧蚀法的最高制备效率提高了30%以上, 达到87.5 mg/min, 为将来液相脉冲激光烧蚀法工业化生产提供一种新的技术路线。
激光制造 液相脉冲激光烧蚀法 制备效率 微流体 硅纳米结构
