作者单位
摘要
吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室,吉林 长春 130012
近年来,红外微光学器件由于在红外传感与成像、红外探测等领域中具有重要的应用价值而得到了飞速发展,直接在硬脆材料衬底上制备的红外微光学器件更是在苛刻环境应用领域中具有不可代替的作用。针对此需求,已经有研究人员提出了多种高精密制造方法。其中,飞秒激光加工由于真三维加工等独特优势已经被广泛应用于各种复杂三维微纳结构的制备,也为解决硬脆材料红外微光学器件的制备问题提供了新的思路。从飞秒激光加工技术、常用红外光学材料以及基于飞秒激光加工的硬脆材料红外微光学器件的制备和应用方面入手,梳理了近些年此领域的发展情况,重点介绍了折射器件和衍射器件等红外微光学器件以及飞秒激光加工技术在红外传感与成像、红外探测等领域中的应用,并对飞秒激光加工硬脆材料红外微光学器件的发展趋势进行了展望。
激光技术 飞秒激光 硬脆材料 红外微光学器件 红外微光学应用 
中国激光
2024, 51(4): 0402405
作者单位
摘要
吉林大学电子科学与工程学院,集成光电子学国家重点实验室,吉林 长春 130012
Overview: With the development of industry, laser fabrication has become one of the important technologies for welding, cutting, surface processing, and other advanced manufacturing areas. At the same time, the pursuit of structures miniaturization, devices integration, and high precision has put forward more stringent requirements for laser fabrication technologies. Due to the advantages of stable mechanical and chemical properties and unique photoelectric properties, hard and brittle materials have been widely used in aerospace, the photoelectric industry, et al. Laser fabrication is an ideal technology for hard and brittle materials processing due to its high precision, high energy, and non-contact properties. In order to achieve the removal of hard and brittle materials, high laser energy is usually required, resulting in low fabrication accuracy and poor surface quality. As an improved laser processing method, liquidassisted laser fabrication can effectively improve fabrication accuracy and surface quality. The processing characteristics and material removal principles of three different liquid-assisted laser processing technologies are summarized in this review. According to the different functions of the medium through which the laser penetrates and the kinds of liquid, liquid-assisted laser fabrication technology can be divided into Laser ablation in liquid (LAL), laser-induced backside wet etching (LIBWE), and etching-assisted laser modification (EALM). The auxiliary liquid of Laser ablation in liquid is mostly water, which mainly plays the role of cooling and removing debris. The auxiliary liquids used by laser-induced backside wet etching include organic solvents, acid-base solutions, inorganic salts, and other liquids, which play different roles according to different liquids. The etching-assisted laser modification mainly uses an acid or alkaline solution as an auxiliary liquid to remove laser-modified materials. Different methods and auxiliary liquids have different mechanisms in the methods. Therefore, almost any material can be processed by choosing suitable methods and auxiliary liquids, including photosensitive glass, silicon crystal, sapphire, and other transparent hard brittle materials. Here, we summarize the fabrication technologies and fabrication parameters for different materials. The development and applications of liquid-assisted laser fabrication technologies in the fields of micro-optical components, microfluidic devices, and drilling and cutting are introduced. Finally, the challenges of the technology are discussed.
激光加工 硬脆材料 液体辅助制造 微/纳米结构 laser fabrication hard and brittle materials liquid assisted fabrication micro/nano structures 
光电工程
2023, 50(3): 220328
作者单位
摘要
1 广东省科学院中乌焊接研究所 中国-乌克兰材料连接与先进制造“一带一路”联合实验室 广东省现代焊接技术重点实验室, 广州50650
2 吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子国家重点实验室, 长春13001
利用飞秒激光辅助刻蚀技术,在蓝宝石表面实现了周期、占空比及高度可调的光栅结构。解决了飞秒激光加工硬脆材料时表面质量较差、碎屑堆积导致的加工精度降低和难以制备深结构的问题。蓝宝石光栅结构的粗糙度从78 nm(激光直写后)降低到了7 nm(干法刻蚀后),实现了周期为800 nm光栅,以及深宽比为4的蓝宝石微结构的制备。飞秒激光辅助刻蚀技术能够制备蓝宝石表面高平滑光栅,并对光栅各级次衍射效率进行提升。
飞秒激光 蓝宝石 湿法刻蚀 干法刻蚀 光栅 Femtosecond laser Sapphire Wet etching Dry etching Grating 
光子学报
2021, 50(6): 84
作者单位
摘要
吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子国家重点实验室, 长春130012
针对晶体材料几何相位元件加工难、精度低、效果差等问题,提出了利用飞秒激光诱导纳米条纹技术来实现材料内部几何相位衍射元件的制备。飞秒激光近阈值加工方式有效的提升了加工精度,其精度为340 nm。通过实时调控扫描激光的偏振可以精准控制诱导纳米条纹的方向,进而改变晶体双折射效应的慢轴方向。基于该方法实现了蓝宝石内部几何相位波带片的有效制备,器件形貌良好、无裂纹,可用于高温环境下聚焦。
飞秒激光 微光学元件 几何相位 蓝宝石 高温成像 内部加工 Femtosecond laser Micro-optical elements Geometric phase Sapphire Imaging in high-temperature Internal fabrication 
光子学报
2021, 50(6): 71
作者单位
摘要
1 清华大学 精密仪器系 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
2 清华大学 机械工程系, 北京 100084
为了实现蓝宝石微透镜阵列模板的可控制备, 采用刻蚀辅助激光加工技术得到了形貌可控、排列均匀的密排步蓝宝石微凹透镜阵列模板, 并结合高温浇铸转写技术实现了K9玻璃微凸透镜阵列的快速制备; 基于蓝宝石和玻璃之间较大的热膨胀系数差, 实现了蓝宝石和玻璃的有效分离。结果表明, 所制备的玻璃透镜阵列具有较高的表面平滑度, 表面粗糙度仅有2nm, 同时保持了高达80%的透过率, 在可见波段, 对于不同波长的光都展现了清晰的聚焦和成像效果; 通过氢氟酸的清洁处理, 蓝宝石透镜阵列模板可以实现重复利用。刻蚀辅助激光加工结合高温浇铸转写技术能够实现高平滑玻璃微透镜阵列的快速制备, 该技术为硬质材料微纳器件的快速制备提供了参考。
激光技术 蓝宝石 刻蚀 高温浇铸转写 微透镜阵列 laser technique sapphire etching high-temperature casting transfer microlens array 
激光技术
2021, 45(2): 131
作者单位
摘要
1 吉林大学 集成光电子学国家重点实验室, 长春 130012
2 清华大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
为了解决飞秒激光加工硬质材料所带来的表面质量差的问题, 提出了离子束刻蚀与飞秒激光复合加工技术.利用飞秒激光加工技术在碳化硅表面制备微纳结构图形, 然后通过离子束刻蚀技术对碳化硅微纳结构进行刻蚀, 以调控结构的线宽和深度, 使结构表面粗糙度由约106 nm降低到11.8 nm.研究表明, 利用该技术制备的碳化硅菲涅尔波带片展现出良好的聚焦和成像效果.
超快激光 半导体加工技术 离子束刻蚀 碳化硅 微光学元件 Ultrafast lasers Semiconductor device manufacture Ion beams etching Silicon carbide Micro-optical components 
光子学报
2018, 47(12): 1214003

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