1 浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室和光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
2 西湖大学工学院，浙江 杭州 310024
红外伪装技术是指隐藏或改变目标红外辐射特征的技术，对于提高目标的生存率具有重大意义。多波段探测技术的发展，给传统的红外伪装技术带来了严峻的挑战，使得多波段兼容红外伪装材料的研究变得十分紧迫。针对这一挑战，首先须厘清各波段的伪装要求，其次应合理利用各波段材料电磁响应的不同和结构尺寸的差异，设计分层次结构以满足不同波段的光谱要求。最后，应认识到现有研究存在的不足，向着适应更多探测波段、应用场景，制备工艺更简便、成本更低、应用性更优的方向发展。
红外伪装 兼容性伪装 热伪装 光谱调控 微纳结构 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0104001
1 1.江苏大学 医学院 检验系, 镇江 212013
2 2.四川大学 国家生物医学材料工程技术研究中心, 成都 610064
天然骨组织由有机纳米材料胶原纤维和无机纳米材料羟基磷灰石组成, 具有独特的微纳米结构以及传统人工合成材料无法比拟的生物功能和力学性能优势。在组织工程和再生医学的研究中, 模拟天然骨组织层次特征的微纳米结构生物材料是研究热点之一。近年来, 研究人员发现微纳米结构生物材料能有效调节细胞增殖、分化和迁移, 促进细胞成骨分化, 进而促进体内骨组织再生。本文综述了利用天然骨组织层次特征指导材料分层设计的研究进展以及微纳米结构生物材料的细胞相互作用特性和在骨组织工程中的应用, 以期为生物材料的设计提供新思路。
微纳米结构 骨再生 生物材料 micro-/nano-structure bone regeneration biomaterial
1 西北工业大学 宁波研究院, 浙江 宁波 315103
2 西北工业大学 机电学院, 陕西 西安 710072
3 空天微纳系统教育部重点实验室 陕西省微纳机电系统重点实验室,陕西 西安 710072
4 西安现代控制技术研究所, 陕西 西安 710065
5 北京理工大学信息与电子学院, 北京 100081
作为一种新型光电探测技术，偏振成像可同时获取场景的空间分布和偏振特征，针对特定应用场景具有优异的材质区分及轮廓辨识能力，广泛应用于目标探测、生命科学、环境监测、三维成像等领域。偏振分光或滤光器件是偏振成像系统的核心元件，然而该类传统器件受限于体积庞大、性能不佳、易受干扰等问题，难以满足高集成、高性能、高可靠性偏振成像系统的要求。超构表面是一种结构单元以亚波长间隔准周期排列而成的二维平面器件，可在不同偏振方向对光场的振幅、相位进行精细操纵。基于超构表面的偏振器件具有体积小、重量轻、维度高等特点，为集成化偏振成像系统提供了新的解决方案。本文针对偏振成像，综述相关超构表面的功能原理、发展脉络和未来趋势，讨论并展望其在成像应用和系统集成方面所面临的挑战与机遇。
光学器件 微纳结构 超构表面 偏振成像 成像系统 optical device micro-nano structure metasurface polarization imaging imaging system
1 长春理工大学 国家纳米操纵与制造国际联合研究中心，吉林长春30022
2 佛山科学技术学院 机电工程与自动化学院，广东佛山585
为了实现大面积图案化铜微纳结构的制备，基于液相下激光烧蚀技术，以硅片为衬底，将其浸没在含有Cu2O微米粒子的乙醇溶液中，采用纳秒脉冲激光进行加工。研究了激光功率、扫描速度和扫描次数对铜微纳结构的影响，分析了图案化铜微纳结构的形成机制，并研究了图案化铜微纳结构的浸润特性。扫描电子显微镜结果表明，随着激光功率、扫描速度和扫描次数的增加，图案化铜微纳结构中的铜颗粒熔融现象加剧，光斑中心区域的纳米颗粒粒径逐渐增大，光斑交界处形成呈现周期性分布的微米量级单元结构。能量色散X射线光谱证明少量Cu元素分布在光斑中心区域，大量Cu元素集中在光斑交界处。随着扫描次数的增加，样品表面粗糙度和纯净水/食用油接触角均呈现先上升后下降的趋势。当扫描次数为6时，表面平均粗糙度为（1.3±0.11）μm，纯净水接触角可达（155.2±1.5）°，食用油接触角达（100.0±1.3）°。该大面积图案化铜微纳结构制备方法简单快速，无粉尘污染，在微流体芯片、集水系统和废水处理等领域具有广泛的应用前景。
激光烧蚀 图案化铜微纳结构 浸润特性 二元结构 laser ablation patterned Cu micro-nano structure wetting characteristic binary structure 光学 精密工程
2023, 31(15): 2248
陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室，北京 100072
飞秒激光加工是近年来微纳加工领域中一种重要的加工方法。飞秒激光不仅能够对材料进行表面改性、烧蚀，更具有在特定区域加工高精度三维结构的独特优势，飞秒激光加工在微纳加工领域有着广阔的应用前景。本文主要阐述了飞秒激光与金属相互作用的一般过程，介绍了飞秒激光直写加工、飞秒激光诱导产生表面周期性结构、飞秒激光复合化学方法等表面微纳结构的制备方法。然后，分别从环境工程、航空航天以及生物医学领域阐述了飞秒激光在金属表面制备微纳结构的应用。最后，对当前飞秒激光制备微纳结构的不足和未来研究方向进行总结和展望。
飞秒激光 三维结构 微纳加工 表面微纳结构 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1700005
1 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
3 天津津航技术物理研究所，天津 300309
减反射微纳结构表面具有宽光谱、宽角度抗反射的优异光学性能，在光电池、光探测领域有广阔的应用前景。但微纳结构表面的周期结构单元微小，容易受到外界环境影响而损伤。为增强微纳结构表面微纳结构单元的机械稳定性，提出并制备了复合网栅减反射微纳结构表面，在硅基底上构建氧化硅复合网栅结构，实现了对内部微纳结构单元的保护作用。经过光学反射率测试，所制备的复合网栅微纳结构表面在3~5 μm宽谱段、0°~40°宽角度内的平均反射率小于4%。此外，利用胶带剥离法测试网栅结构对微纳结构的保护作用，实验结果表明，带有网栅结构的微纳结构形貌并未产生损伤且减反射性能保持良好，最终证明设计的网栅结构具有力学保护性能。该研究将有助于推动微纳结构表面在高精度光学探测领域内的应用。
减反射微纳结构 复合网栅结构 光学性能 力学保护 光学学报
2023, 43(16): 1623024
1 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
3 长春理工大学中山研究院，广东 中山 528400
太赫兹光电导天线是一种常用的太赫兹源，但光导材料都有很高的折射率，导致其光电转换效率较低，同时由于存在电场的屏蔽效应，太赫兹辐射功率极易饱和，难以提升。基于表面等离子激元理论，采用时域有限差分方法（FDTD）软件计算仿真了太赫兹波通过柱状金属间隙的增强性能，从改变微纳结构着手以改善太赫兹光电导天线把泵浦激光转换为太赫兹波的转换效率。设计的双侧异排列微纳结构透过率达到90.38%，电场强度达到1.02，是单层微纳结构的185.45%。结果表明，当其他条件相同的情况下，单层正三角形排列的圆柱纳米柱优于其他单层结构，双层异排列微纳结构优于单层微纳结构及其他双层结构。
光电导天线 太赫兹 异排列 双层微纳结构 时域有限差分法 光学学报
2023, 43(16): 1623023
1 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，中国科学院材料力学行为与设计重点实验室，安徽省高等学校精密科学仪器重点实验室，安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学第一附属医院，生命科学与医学部，安徽 合肥 230001
Therefore, in this review, the principle and advantages of femtosecond laser as well as its application in the micro/nano processing of optical device are discussed in detail. This review is divided into five sections. The first section introduces the mechanism and processing properties of femtosecond laser. The second section discusses a variety of methods to improve the resolution of femtosecond laser micromachining. The third section focuses on the femtosecond laser processing technology, and the fourth section describes the femtosecond laser's application in the processing of optical devices, including microlens, optical waveguide, grating, and photonic crystals. Finally, this review makes a summary and discusses the prospect of femtosecond laser micromachining used in optical devices.
飞秒激光 高精度 微纳结构 光学器件 femtosecond laser high-precision micro/nano structure optical device
