双光子吸收几率与光强度的平方成正比,因此,双光子吸收引发光致聚合局限在紧密聚焦的焦点区域,通过控制焦点的扫描运动可实现高精度三维加工.基于该原理,提出了一种利用飞秒激光进行微细加工的技术.根据此技术,建立了飞秒激光三维微细加工系统,该系统包括光源系统、显微镜系统、实时监测系统和精密移动系统等.研究发现,该系统加工的直线线宽最小可达500nm;加工线宽与加工速度成反比;激光功率为2mW时,最大和最小临界加工速度分别为80μm/s和1μm/s;制备出线宽1μm,宽度5μm的"CHINA"复杂结构,以及杆间距、层间距均为5μm的三维木堆型光子晶体结构.实验证实,该技术是一种非常灵活的微细加工技术.

基于双光子吸收引发的光聚合局限在紧密聚焦的焦点区域的原理,建立了飞秒激光三维微细加工系统;结合高斯光束的强度分布函数,推导了横向与轴向分辨率的表达式。在ORMOCER材料内实现了双光子光聚合,最高加工精度达到0.7 μm。研究表明,加工线宽随功率增加而增加,随加工速度增加而减小;确定了波束腰为0.425 μm,双光子吸收截面为2×10-54 cm4·s。采用双光子光聚合技术,加工了齿宽5 μm的实体微型齿轮,制备三维木堆型光子晶体结构,分辨率为1.1 μm,杆间距和层间距均为5 μm,实现了飞秒双光子光子晶体结构的制备。

简述了光子晶体的基本概念和主要特征,重点阐述了光子晶体的制备方法及其潜在应用。