杨翃勃 1,2钱静 1于潇涵 1,3饶丹 1,2[ ... ]赵全忠 1,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
3 同济大学物理科学与工程学院,上海 200092
采用单脉冲飞秒激光辐照单晶硅片和铜板,在材料表面产生烧蚀,并激发黑体辐射光谱。利用ICCD在纳秒尺度对激光诱导等离子体的辐射光谱进行测量,使用最小二乘法将采集光谱与普朗克曲线进行拟合,并用有限差分热扩散模型对温度变化曲线进行拟合,证明了黑体辐射法测量飞秒激光加工材料表面激光诱导等离子体温度的有效性。采用单脉冲激光(中心波长1030 nm,脉宽184 fs,1 mJ单脉冲能量)分别加工单晶硅片和铜板表面,测量了纳秒尺度时间分辨的激光诱导等离子体温度。对于单晶硅片和铜板,测量到以零时刻为中心的平均温度分别为231000 K和226000 K,衰减弛豫时间分别为4.41 ns和2.97 ns。
测量 激光材料加工 超快激光 光谱学 黑体辐射 温度测量 
中国激光
2023, 50(24): 2402204
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所超强激光科学与技术重点实验室,上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室,上海 201800
3 中国科学院大学,北京 100049
4 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学工程部(筹),上海 201800
锡液滴发生器是激光等离子体型极紫外(LPP-EUV)光刻光源中最重要的核心部件之一。光刻光源要求锡液滴靶具备高重复频率、小直径且稳定性好的特性。综述了中国科学院上海光学精密机械研究所EUV光源团队近年来在液滴发生器方面的研究进展,包括液滴直径、重复频率、间距、位置和稳定性等。现阶段研制的锡液滴发生器,在100 kHz频率下喷射的锡液滴直径约为40 μm,间距约为230 μm,工作时长接近5 h。锡液滴在10 s短时间内,竖直和水平方向的位置不稳定性分别约为2 μm和1 μm。未来锡液滴的可用性性能(如液滴直径、工作时长和长时间的位置稳定性)还需进一步提升。
极紫外 光刻光源 液滴发生器 锡液滴 
激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2314001
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics and CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
High-repetition rate femtosecond lasers are shown to drive heat accumulation processes that are attractive for femtosecond laser-induced subwavelength periodic surface structures on silicon. Femtosecond laser micromachining is no longer a nonthermal process, as long as the repetition rate reaches up to 100 kHz due to heat accumulation. Moreover, a higher repetition rate generates much better defined ripple structures on the silicon surface, based on the fact that accumulated heat raises lattice temperature to the melting point of silicon (1687 K), with more intense surface plasmons excited simultaneously. Comparison of the surface morphology on repetition rate and on the overlapping rate confirms that repetition rate and pulse overlapping rate are two competing factors that are responsible for the period of ripple structures. Ripple period drifts longer because of a higher repetition rate due to increasing electron density; however, the period of laser structured surface is significantly reduced with the pulse overlapping rate. The Maxwell–Garnett effect is confirmed to account for the ripple period-decreasing trend with the pulse overlapping rate.
laser materials processing femtosecond laser subwavelength periodic surface structures 
Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051402
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics and CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 MOE Key Laboratory of Advanced Micro-Structured Materials, School of Physics Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
“Lotus effect” glass surfaces with fluorinated ethylene propylene were successfully fabricated by using a femtosecond laser-induced backward transfer (LIBT) method. By space-selectively modifying both the surface morphology and surface chemistry in a single step, LIBT provides a convenient and flexible route to fabricate superhydrophobic surfaces with ultralow adhesion. A systematic mechanism responsible for the anisotropic wetting behaviors and adhesion modulation was proposed with a combination of the Cassie and Wenzel models. X-ray photoelectron spectroscopy revealed that oxidation and defluorination were induced by laser radiation. LIBT is proved to be a promising method for programmable manipulations of functional surfaces with diverse wettability.
superhydrophobic surface laser-induced backward transfer fluorinated ethylene propylene glass 
Chinese Optics Letters
2022, 20(4): 043801
夏照远 1,2钱静 1王关德 1沈丹阳 1,2[ ... ]赵全忠 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电子工程中心,北京 100049
金属玻璃是在熔融状态下急速冷却降温形成的新型合金,它具有优异的物理、化学性能,在航空、化工、**等领域具有巨大的应用潜力。金属玻璃的制备工艺已经十分成熟,不同基底以及大尺寸块状金属玻璃的制备已经实现,但其高质高效的加工还面临许多问题。高温、高应变条件下,传统的加工方式容易使金属玻璃发生晶化和氧化,导致材料失去优异性能,使金属玻璃的应用受阻。近年来,随着超快激光器件的成熟,超快激光加工以其热效应小、加工精度高、不容易发生晶化和氧化等特点,为金属玻璃高质高效、低损耗加工提供了可能。同时针对超短脉冲激光与金属玻璃相互作用的机理也有了更加深入的研究。本文主要介绍金属玻璃的特殊性能、超短脉冲激光加工金属玻璃的机理及研究现状,并对超短脉冲激光加工金属玻璃存在的相关问题进行了总结和展望。
激光加工 金属玻璃 飞秒激光 晶化 氧化 
激光与光电子学进展
2021, 58(15): 1516027
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Technology Center, Huagong Laser Engineering Co., Ltd., Wuhan 430000, China
One-step precipitation of Ag nanoparticles in Ag+-doped silicate glasses was achieved through a focused picosecond laser with a high repetition rate. Absorption spectra and transmission electron microscopy (TEM) confirmed that metallic Ag nanoparticles were precipitated within glass samples in the laser-written domain. The surface plasmon absorbance fits well with the experimental absorption spectrum. The nonlinear absorption coefficient β is determined to be 2.47 × 10-14 m/W by fitting the open aperture Z-scan curve, which originated from the intraband transition in the s-p Ag band. The formation mechanism of Ag-glass nanocomposites is discussed as well.
nonlinear optical materials laser materials processing microstructure fabrication 
Chinese Optics Letters
2021, 19(1): 011901
作者单位
摘要
1 上海大学物理系, 上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
3 西安航天复合材料研究所, 陕西 西安 710025
一次性整体成型或传统的加工方式已不能满足聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维增强复合材料精密加工和装配的要求。首先分别采用波长为355 nm的紫外皮秒激光和波长为1030 nm的红外皮秒激光对PBO纤维增强复合材料进行切割加工,加工过程中采用渐进式焦点下移和多道扫描策略;然后采用扫描电子显微镜观察了复合材料的切割截面形貌,分析了材料的物理去除机制和加工热损伤;最后研究了激光功率、扫描速度和方向、脉冲重复频率等激光参数与切割质量、切割效率之间的关系。实验结果表明:紫外皮秒激光可以实现“冷加工”和光化学效应,得到了较高的切割质量;激光焦点随加工进程下移可以有效提高加工质量并改善材料切割表面的一致性。研究结果表明,采用8 W、400 kHz、1000 mm/s的激光参数可以进行高质、高效的材料加工。
激光技术 激光与物质相互作用 皮秒激光 聚对苯撑苯并双噁唑纤维增强复合材料 表面质量 热损伤 加工效率 
中国激光
2020, 47(10): 1002004
王何宁 1,2钱静 1蒋小波 2,3娄孔昱 1,4[ ... ]赵全忠 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
4 上海大学物理学院, 上海 200444
采用高温热熔融法制备了CdTe量子点掺杂的硅酸盐玻璃, 测试了其拉曼、吸收和发射光谱, 验证了量子点掺杂玻璃的量子尺寸效应。在飞秒激光(800 nm和960 nm)激发下, CdTe量子点掺杂玻璃产生了上转换荧光, 证明了其为双光子吸收诱导发光, 发现双光子荧光对激发波长有一定的范围要求, 测得CdTe量子点掺杂玻璃的非线性吸收系数可达3.62×10-11 m/W。
材料 量子点 硅酸盐玻璃 上转换荧光 双光子吸收 
中国激光
2018, 45(10): 1003003
丁腾 1,3王雪辉 2王关德 1钱静 1[ ... ]赵全忠 1,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
2 华工激光工程有限责任公司技术中心, 湖北 武汉 430000
3 中国科学院大学, 北京 100049
超短脉冲激光可以直接对玻璃进行焊接,不需要在两片玻璃之间添加吸收介质,也不需要对材料进行热处理,应用前景广阔。利用飞秒激光热累积效应成功实现了石英玻璃之间的焊接,研究了激光重复频率和激光功率对玻璃焊接质量的影响。石英玻璃焊接区由3部分构成,包括顶部的圆形空腔、中部的熔融区域和底部的线形损伤结构,石英玻璃的焊接强度是3部分结构共同作用的结果。实验表明:在保持激光重复频率为500 kHz时,熔融区面积随着激光功率的增大而增大,但是焊接强度出现了先增大后减小的趋势;在保持激光功率为4.14 W时,熔融区面积和焊接强度随激光重复频率增长而减小。此外,还实现了铝硅酸盐玻璃之间和钠钙玻璃之间的焊接,并对不同成分玻璃的焊接端面形貌进行了对比。
激光器 飞秒激光 玻璃焊接 热累积 焊接强度 
中国激光
2018, 45(7): 0701007
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海200093
光纤陀螺中使用的Y分支相位调制器对单模特性要求非常高。文中深入研究了Y分支波导的多模特性,在理论分析的基础上用BPM做了Y分支的设计和仿真,模式耦合分析表明,当Y分支波导为多模时,其倒置输入时的输出功率会随波长变动发生周期性波动,该特征可用于定量判定多模临界波长。归纳数据,提出了一种独特的通过Y分支输出功率曲线测定其多模临界波长的方案,并且通过Y分支波导的测试实验验证了该方案的有效性。
光纤陀螺 Y分支波导 单模特性 FOG Y-branch waveguide single-mode characteristics 
光学仪器
2011, 33(2): 6

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