作者单位
摘要
1 浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 310027
2 福建福特科光电股份有限公司,福建 福州 350100
在纳米激光直写加工系统中,显微物镜是其中的关键部件,行业发展的趋势是在大数值孔径(NA)下具有更大的物方视场,并且能适应双光子聚合(Two-photon polymerization,TPP)胶折射率的变化。对比当前TPP效应研究所用显微物镜的指标,挖掘了物方视场、NA和镜片数的关系,并提出物镜的合成敏感度指标(Synthetic sensitivity index,Iss)。结合Iss设计了一款波段为500~800 nm、NA大于1.3、物方视场为1.0 mm的显微物镜。该物镜的设计结果为,调制传递函数曲线接近衍射极限,波像差均方根小于0.07λ,以内调焦方式来适应TPP胶折射率的变化。公差分析表明该设计结果具有可行性。
光学设计 大视场 大数值孔径 平场复消色差显微物镜 激光直写 微纳加工 
激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0518001
作者单位
摘要
1 山东大学物理学院 晶体材料国家重点实验室,山东 济南 250100
2 南开大学电子信息与光学工程学院 微尺度光学信息基础科学重点实验室, 天津 300350
作为三维超构材料的衍生物,具有亚波长厚度的人工超构表面结构能够在紧凑的平台上灵活操纵光与物质的相互作用,有利于多功能、超紧凑光子器件的研发,对于微纳光子学和集成光子学具有重要意义。铁电晶体铌酸锂凭借其跨越可见光至中红外波段的宽透明窗口以及较大的非线性光学、电光系数,被认为是最有前途的多功能集成光子平台之一。近年来,基于铌酸锂薄膜(lithium-niobate-on-insulator,LNOI)的集成光子学器件研究也得到了迅猛发展。本文总结了几种有潜力制备高质量铌酸锂超构表面的微纳加工技术,同时介绍了近年来铌酸锂超构表面结构的研究进展,并对其未来的研究方向进行了展望。
超构表面 铌酸锂 微纳加工 非线性光学 metasurface lithium-niobate micro-nanofabrication nonlinear optics 
光电工程
2022, 49(10): 220093
陈宝钦 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院微电子研究所,北京 100029
2 中国科学院大学集成电路学院,北京 100049

当今世界离不开信息产业,信息产业离不开半导体集成电路芯片制造技术,即微电子技术。集成电路芯片制造工艺中最关键的就是光刻技术。光刻技术开始于1958年美国德克萨斯公司试制的世界上第一块平面集成电路,在短短的60年中,光刻分辨率极限一次又一次被突破,创造了人间奇迹。作为微电子技术工艺基础的光刻技术与微/纳米加工技术是人类迄今为止所能达到的精度最高的加工技术。光刻加工尺寸从百微米到10 nm,加工手段从钢板尺手术刀照相机到电子束光刻,光源波长从光学曝光到极紫外曝光。集成度提高了约百亿倍,特征尺寸线宽缩小到原来的约1/10000。随着纳米集成电路迅猛发展,光刻技术也从等效摩尔时代进入后摩尔时代。

光刻技术 光学分辨率增强技术 下一代光刻 微纳米加工技术 
激光与光电子学进展
2022, 59(9): 0922031
作者单位
摘要
长春工业大学 先进结构材料教育部重点实验室, 长春 220103
为了提高TiO2在太阳光下的催化性能, 采用真空蒸镀法在金属钛表面蒸镀Ag膜, 并结合飞秒激光做一步加工, 同步实现了微纳结构TiO2的生成与Ag粒子的复合, 取得了具有良好太阳光催化性能的掺Ag的TiO2表面。结果表明, 经300min模拟太阳光辐照, 掺杂Ag的TiO2微纳复合材料对亚甲基蓝的降解率为70%, 是具有同样结构的TiO2材料的1.5倍;这种基于体材料直接加工的方法可以提高比表面积, 解决传统TiO2分散性高、难回收的问题;利用这种方法制备的结构化掺杂Ag的TiO2材料在模拟太阳光照下光催化性能得到显著提升。这一结果对制备环保高效的TiO2光催化剂具有重要的潜在应用价值, 并有望应用于工厂大规模快速生产。
激光技术 激光表面改性 光催化 微纳制造 laser technique Ag-TiO2 Ag-TiO2 laser surface modification photocatalytic micro/nanofabrication 
激光技术
2022, 46(2): 163
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
为满足飞秒激光微纳加工系统对高加工精度和大加工范围的需求, 首先确定了该系统的重要组成部分-无限共轭距显微物镜所需具备的特性及设计指标。依据薄透镜组的初级像差理论, 针对飞秒激光波长推导出光学系统为校正匹兹凡场曲和二级光谱所需满足的条件。该镜头由11片球面透镜构成, 所选用材料皆为国产玻璃, 同时避免三胶合结构的使用。设计了一套工作波长为785~815 nm, 数值孔径为0.9, 像方视场为22.5 mm, 放大倍率为40×的近红外平场复消色差显微物镜。设计结果表明: 该镜头的MTF良好, 全视场波像差均小于0.08λ, 各种几何像差均远小于公差且满足平场和复消色差条件, 能量集中度高。使用补偿器放松材料公差、加工公差和装调公差, 公差分配后全视场RMS波像差小于0.09λ, 满足实际应用要求。
光学设计 显微物镜 平场 飞秒激光 微纳加工 optical design microscope objective flat field femtosecond laser micro-nanofabrication 
红外与激光工程
2017, 46(7): 0718006
作者单位
摘要
School of Physical Electronics, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
plasmonic nanolaser surface plasmon micro/nanofabrication 
光电工程
2017, 44(2): 249
作者单位
摘要
电子科技大学物理电子学院,成都 610054
半导体激光器在生物技术、信息存储、光子医学诊疗等方面得到了广泛应用。随着纳米技术和纳米光子学的发展,紧凑微型化激光器应用前景引人关注。当激光器谐振腔尺寸减小到发射波长时,电磁谐振腔中将产生更为有趣的物理效应。因此,在发展低维、低泵浦阈值的超快相干光源,以及纳米光电集成和等离激元光路时,减小半导体激光器的三维尺寸至关重要。在本综述中,首先介绍了纳米等离子体激光器中的谐振腔模式增益和限制因子的总体理论,并综述了金属-绝缘材料-半导体纳米(MIS)结构或其它相关金属覆盖半导体结构的纳米等离子体激光器各方面的总体研究进展。特别地,对基于MIS结构的等离子体谐振腔实现纳米等离子体激光器三维衍射极限的突破,进行了详细的介绍。本文也介绍并展望了纳米等离子体激光器的技术挑战和发展趋势,为纳米激光器进一步研究提供参考。
等离子体激光器 表面等离子体激元 微纳加工 plasmonic nanolaser surface plasmon micro/nanofabrication 
光电工程
2017, 44(2): 140
龙婧 1,*熊伟 1刘莹 2蒋立佳 2[ ... ]陆永枫 1,2
作者单位
摘要
1 华中科技大学武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
2 美国内布拉斯加林肯大学电子工程系, 林肯 68503, 美国
3 北京理工大学机械与车辆学院, 北京 100081
介绍了碳纳米管(CNTs)/聚合物复合材料分散性、定向排布和组装方面的研究进展, 并利用双光子聚合(TPP)激光直写技术, 实现了多壁碳纳米管(MWNTs)在三维空间的定向排布和分子组装。通过加入硫醇分子, 提升了MWNTs/聚合物复合材料中CNTs的分散性和掺杂浓度, 增强了CNTs/聚合物复合材料在电学、光学、力学方面的性能, 并成功实现了三维CNTs功能器件的制造。研究结果表明, 通过将TPP激光直写技术与热退火工艺相结合, 可以实现对CNTs簇排列方向和位置的精确控制。
激光制造 三维微纳制造 碳纳米管 双光子聚合 飞秒激光直写 
中国激光
2017, 44(1): 0102003
作者单位
摘要
1 Department of Electrical Engineering, University of Nebraska-Lincoln, Lincoln NE 68588, USA
2 Technology and Applications Center, Newport Corporation, Irvine, CA 92606, USA
3 Institute of Chemistry of Condensed Matter of Bordeaux, ICMCB-CNRS 87, Avenue du Docteur Albert Schweitzer F-33608 Pessac Cedex, France
Advanced micro/nanofabrication of functional materials and structures with various dimensions represents a key research topic in modern nanoscience and technology and becomes critically important for numerous emerging technologies such as nanoelectronics, nanophotonics and micro/nanoelectromechanical systems. This review systematically explores the non-conventional material processing approaches in fabricating nanomaterials and micro/nanostructures of various dimensions which are challenging to be fabricated via conventional approaches. Research efforts are focused on laser-based techniques for the growth and fabrication of one-dimensional (1D), two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) nanomaterials and micro/nanostructures. The following research topics are covered, including: 1) laser-assisted chemical vapor deposition (CVD) for highly efficient growth and integration of 1D nanomaterial of carbon nanotubes (CNTs), 2) laser direct writing (LDW) of graphene ribbons under ambient conditions, and 3) LDW of 3D micro/nanostructures via additive and subtractive processes. Comparing with the conventional fabrication methods, the laser-based methods exhibit several unique advantages in the micro/nanofabrication of advanced functional materials and structures. For the 1D CNT growth, the laser-assisted CVD process can realize both rapid material synthesis and tight control of growth location and orientation of CNTs due to the highly intense energy delivery and laser-induced optical near-field effects. For the 2D graphene synthesis and patterning, roomtemperature and open-air fabrication of large-scale graphene patterns on dielectric surface has been successfully realized by a LDW process. For the 3D micro/nanofabrication, the combination of additive two-photon polymerization (TPP) and subtractive multi-photon ablation (MPA) processes enables the fabrication of arbitrary complex 3D micro/nanostructures which are challenging for conventional fabrication methods. Considering the numerous unique advantages of laser-based techniques, the laserbased micro/nanofabrication is expected to play a more and more important role in the fabrication of advanced functional micro/nano-devices.
micro/nanofabrication micro/nanofabrication laser material interaction laser material interaction carbon nanotubes (CNTs) carbon nanotubes(CNTs) graphene graphene two-photon polymerization (TPP) two-photon polymerization (TPP) multi-photon ablation (MPA) multi-photon ablation (MPA) 
Frontiers of Optoelectronics
2015, 8(4): 351

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