中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系, 安徽 合肥 230026
为了实现以水凝胶为材料的细胞支架快速加工, 将计算全息法引入传统的飞秒激光双光子加工中, 并对全息图的生成方法和全息图对加工结构的影响进行了研究。首先, 根据贝塞尔光波动方程和其透射函数生成贝塞尔光束全息图, 分析两种参数对环形结构大小和质量的影响。然后利用生成的全息图加工得到壁厚800 nm、直径为8~15 μm不等的水凝胶（PEGDA）圆管结构。最后, 实现了基于圆管道的水凝胶细胞支架高效快速加工, 支架中圆管道壁厚800 nm、直径为8 μm。本文首次将飞秒激光全息加工技术应用于水凝胶三维支架加工, 解决了飞秒激光单点加工效率的问题。该技术在生物医学中具有广阔的应用前景。
飞秒激光 双光子加工 贝塞尔光束 水凝胶 细胞支架 femtosecond laser two-photon processing Bessel beam hydrogel cell scaffold
1 中国科学院理化技术研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100190
3 中国科学院重庆绿色智能技术研究院, 重庆 400714
研究了径向偏振型飞秒脉冲激光并将其引入基于双光子吸收理论的微纳加工系统,得到了 更高纵向分辨率、更低长径比的二维微纳尺度聚合物结构。对聚焦光场内光强分布的理论模拟表 明:径向偏振型飞秒脉冲激光在提高纵向分辨率的同时会在一定程度上降低聚合物结构的横向分 辨率,使聚合物结构的长径比降低。用扫描电子显微镜表征聚合物结构得到的结果与理论模拟 结果具有良好的一致性。径向偏振型飞秒脉冲激光提高了微纳尺度聚合物结构的纵向 分辨率,在激光光刻领域有良好的应用前景。
非线性光学 纵向分辨率 双光子加工 径向偏振 微纳聚合物结构 nonlinear optics longitudinal resolution two-photon fabrication radial polarization micro/nano polymer structure
1 中国科学院理化技术研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院重庆绿色智能技术研究院, 重庆 401122
基于矢量衍射理论,计算了多个可见光波段激光经紧聚焦后在焦点附近的双光子点扩散函数。 计算结果表明,双光子吸收效应的作用区域随着波长的减小而减小。采用多个可见光波段飞秒激光 光源进行了双光子光聚合加工,并对加工分辨率和加工阈值进行了分析。实验结果表明,在每个激光 波长条件下,降低光子流密度能够提高加工分辨率；随着加工波长的减小,双光子跃迁过程逐渐满足 近共振跃迁条件,双光子吸收几率逐渐增大,双光子加工的阈值逐渐降低。
激光技术 分辨率 双光子加工 聚合阈值 laser techniques resolution two-photon fabrication polymerization threshold
1 中国科学院 理化技术研究所， 北京 100190
2 中国科学院 研究生院, 北京 100190
采用3维压电微移动台高速扫描方式控制曝光时间与高精密转台精确控制圆形渐变衰减片以控制曝光功率两种方法，曝光时间和曝光功率可分别精确控制至0.02 ms和7 pW。通过精确控制聚合阈值附近处的曝光时间和曝光功率，分别在玻璃基板上获得了35 nm和45 nm的聚合物纳米线条,分别为所使用激光波长的1/22和1/17。实验结果表明，当曝光时间或曝光功率在加工阈值附近时，曝光时间和功率的微量减少会使聚合线宽急剧下降。
飞秒激光 双光子加工 线宽分辨力 聚合阈值 聚合度 femtosecond laser two-photon fabrication line width resolution polymerization threshold degree of polymerization
