提出基于双光束二氧化碳(CO2)激光的加热方法,设计并搭建了微锥型结构的长周期光纤光栅制备系统。该系统通过精确控制CO2激光功率、加热时间、光斑大小等实现均匀加热和光纤软化,通过高精度的步进电机控制光纤微型拉锥长度和拉锥比,以产生周期性的物理形变,制备出高精度(消光比>30 dB,插入损耗<1 dB)、光谱不退化的微锥型长周期光纤光栅(MT-LPFGs)。基于级联MT-LPFGs实现了宽带全光纤滤波器。实验结果表明,设计的双级联MT-LPFGs在30 dB消光比下实现了15 nm的宽带滤波,与单个光栅相比,其滤波带宽增加7.5倍;三级联MT-LPFGs在-25 dB带阻深度下能够实现25.2 nm的宽带滤波,该滤波带宽为单个光栅的12.6倍。最后,通过弯曲实验证明了级联光栅滤波器的弯曲容限为1.183 m -1。该滤波器具有精度高、制备简单、光谱不退化等优点,在宽带滤波方面有着重要应用。

Great strides have been made over the past decade to establish femtosecond lasers in advanced manufacturing systems for enabling new forms of non-contact processing of transparent materials. Research advances have shown that a myriad of additive and subtractive techniques is now possible for flexible 2D and 3D structuring of such materials with micro- and nano-scale precision. In this paper, these techniques have been refined and scaled up to demonstrate the potential for 3D writing of high-density optical packaging components, specifically addressing the major bottleneck for efficiently connecting optical fibres to silicon photonic (SiP) processors for use in telecom and data centres. An 84-channel fused silica interposer was introduced for high-density edge coupling of multicore fibres (MCFs) to a SiP chip. Femtosecond laser irradiation followed by chemical etching was further harnessed to open alignment sockets, permitting rapid assembly with precise locking of MCF positions for efficient coupling to laser written optical waveguides in the interposer. A 3D waveguide fanout design provided an attractive balancing of low losses, modematching, high channel density, compact footprint, and low crosstalk. The 3D additive and subtractive processes thus demonstrated the potential for higher scale integration and rapid photonic assembly and packaging of micro-optic components for telecom interconnects, with possible broader applications in integrated biophotonic chips or micro-displays.

研究了不同脉冲能量下1 kHz飞秒激光脉冲在石英玻璃内部诱导的损伤痕迹、纳米光栅结构及其双折射特性，发现在激光辐照区域顶端形成的微纳结构具有两种周期性:沿光传输方向的周期为ΛK；沿激光偏振方向的周期为ΛE。通过数值模拟飞秒脉冲在石英玻璃内部的传输过程，研究了入射能流密度分布及自由电子密度分布对双周期纳米光栅结构的影响。结果表明，较大的入射能流密度有利于纳米光栅的形成，且产生的电子密度会影响周期ΛK，电子密度越大，周期ΛK越大。从理论上分析了双周期纳米光栅结构的形成过程，认为等离子体非对称生长及其引起的局域场强分布影响了双周期纳米光栅结构的形成。

自从10年前通过电镜观察到单光束飞秒激光辐照石英玻璃内部能诱导出自组织纳米光栅结构后，这个方向迅速成为飞秒激光微加工领域的一个研究热点。对纳米光栅结构的研究现状进行了综述，并对其物理化学特性、应用领域以及形成过程中的影响因素等分别进行了介绍，最后对当前研究中存在的机遇与挑战做了展望。

激光在加工微米级小孔径领域中有着明显优势, 尤其是在对于特殊孔形的小孔加工中, 激光可以实现高精度高速度的轮廓描绘。探讨了双光楔旋转打孔激光加工系统在不锈钢、单晶硅等材料上异形孔加工成型的工艺参数, 结果表明更多的重复次数在小孔加工中起着比激光能量更重要的作用。同时实验也利用旋转双光楔扫描器在不同材料表面进行了异形微孔加工, 验证了双光楔系统在实际工业打孔加工应用中的可能性。

研究了在不同气体环境下，利用532 nm Nd∶YAG纳秒脉冲激光累积辐照单晶硅表面形成的微结构，结果表明，在其他条件相同，背景气体不同的情况下，背景气体对硅表面形貌的形成起着重要的作用。具体分析了真空、N2和SF6 3种环境气氛下形成的微结构，结果显示，在SF6中形成的锥形微结构的数密度比在N2和真空中的大，并且锥形具有更大的纵横比; 在N2、真空和SF6中形成的微结构尺寸依次减小。SF6气氛下，激光辅助化学刻蚀的效率比在真空和N2气氛中的高。另外，辐照区域边缘有波纹微结构形成，分析认为，该微结构的形成是由表面张力波的冷却导致的。

近年来,激光精细加工技术在我国的先进制造业特别是微加工领域得到了迅猛的发展,作为一种新兴的加工技术,其有非接触、无磨损、无污染、效率高、附加值高等传统技术无法比拟的先进性和优越性,正在逐步取代现有技术成为精细加工技术主流。研究首先介绍了激光精细加工设备模块化设计的发展背景及重要性。然后,重点分析了各个基础模块,介绍了关键功能模块。接着,论述了模块的一体化控制技术和通讯接口技术。最后,对研究作了总结。

自行研制紫外微加工系统，系统有效工作范围120mm×120mm，最小加工线宽80μm，系统操作简单、运行稳定高效。实验中完成对Nd∶YAG紫外激光器、XY扫描振镜以及F－Theta平场透镜设计。实现波长355nm紫外激光最高平均功率2．13W稳定输出，1h内输出功率波动小于7%；XY振镜最大扫描角度士28°，线性响应速度0．35～0．5ms；F－Theta视场角为士25°，有效焦距为250mm。最后对系统存在的问题进行了分析。

传统分离脆性材料的技术由于易产生残余应力、显微裂纹与边部碎屑等缺陷，越来越不能满足半导体工业高精度与高清洁度的要求。激光微细加工技术以无污染、无接触及加工精度高、操作柔性好等优势，正成为一种很有潜力的脆性材料精密加工技术。介绍了用于分离脆性材料的几种典型激光微细加工技术，包括激光烧蚀切割技术、激光诱导张应力控制微裂纹扩展技术与激光剥离技术的工艺原理、特点及研究现状，指出了其存在的主要问题并探讨了其改进措施。最后预测了激光分离技术的发展前景。