陈茂庆 1,3,*刘思源 1,3蔡露 1,3刘强 1,3赵勇 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 东北大学信息科学与工程学院,辽宁 沈阳 110819
2 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室,辽宁 沈阳 110819
3 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室,河北 秦皇岛 066004
将光纤法布里-珀罗(法珀)微腔与微波导相结合,提出一种光纤法珀微波导腔高灵敏度折射率传感器。光纤法珀微腔可以将光场限制在微米量级的区域内,并对腔内的微波导结构起支撑保护作用;微波导在保证结构良好导光能力的同时,基于其强倏逝场特性,进一步提升整体结构的折射率灵敏度。此外,基于飞秒激光双光子聚合高精度3D打印技术,可实现波导直径仅为2 μm的光纤法珀微波导腔,并保证良好的制备重复性。实验结果表明:随着光纤法珀微波导腔传感器腔内液体折射率的增加,传感器的干涉光谱发生蓝移,在1.3346~1.3764折射率范围内灵敏度可达525.81 nm/RIU,与仿真获得折射率灵敏度(555.14 nm/RIU)结果接近;该传感器还展现了优良的线性响应特性,线性拟合系数可达0.9948;相比于传统无微波导的光纤法珀微腔结构,干涉光谱峰值提升了8.2 dB,折射率灵敏度提升了近4倍。
光纤传感器 光纤法珀微波导腔 微波导 双光子聚合3D打印 折射率 
光学学报
2024, 44(2): 0206002
吴冕 1武霖 1陶金 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国信息通信科技集团有限公司 a.光通信技术和网络全国重点实验室;b.国家信息光电子创新中心,武汉 430074
2 鹏城实验室,广东 深圳 518000
超表面是一种周期性亚波长人工结构薄层,其与入射电磁波共振耦合所引入的相位突变打破了传统光学对空间光程累计的依赖,表现出独特的电磁学特性。过去10年来,超表面以其优于传统光学元件的超薄厚度、超短调制距离和超高分辨率光波操纵能力受到研究者们的广泛关注。并且作为超材料的二维对应物,超表面更易于被制造和集成到器件中,可以工作在微波到可见光波长范围内。常用于超表面的制造工艺包括紫外光刻、电子束光刻、聚焦离子束光刻和纳米压印等,但超表面的大规模应用仍面临加工精度与大面积、大规模制造和加工成本之间的矛盾。基于飞秒脉冲激光和双光子聚合反应的双光子三维(3D)打印技术可以实现高精度、复杂3D模型和无掩膜的一步制造,具有加工便捷和灵活的优点,以及大面积制造的潜力,被广泛应用于超表面结构研究与制备。文章对基于双光子3D打印技术制备的超表面光器件的近期研究工作进行了综述。文章首先概述了超表面的概念、优势及加工方法,然后介绍了双光子3D打印技术的原理、发展历程和工艺优势,随后分类综述和讨论了表面等离激元超表面、超透镜、超表面纳米显示与图像处理和与光纤端面集成超表面的近期研究工作,最后对基于双光子3D打印技术的超表面光器件进行了评论与展望。
超表面 双光子聚合 三维打印 光器件 表面等离激元 metasurface two-photon polymerization 3D printing optical device surface plasmons 
光通信研究
2023, 49(6): 11
作者单位
摘要
天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室 & 光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
微螺旋结构在微机器人、手性超材料中有重要应用,不同的应用对螺旋结构有着不一样的要求。基于飞秒激光双光子聚合技术可以直写任意三维微结构,然而,单焦点逐点直写的效率较低。基于结构光场的单步曝光方案能够实现高效制备,但目前受限于复杂而专业的光场调控技术,仅能制备较有限的微螺旋结构。针对微尺度多螺旋结构,本文提出了一种基于动态多焦点的制备方案。该方案将光斑的螺旋运动轨迹分解为由动态全息图控制的圆周运动和由z轴位移台控制的线性扫描,最终成功制备了直径、螺线数、螺距与手性等特征灵活可控的多重微螺旋结构。所提微螺旋结构制备方案兼具经济性及高效灵活的优势,对于微机器人、手性超材料和生物工程等领域的相关研究具有较大的参考价值。
激光技术 微螺旋 双光子聚合 多焦点 空间光调制器 
中国激光
2023, 50(24): 2402402
作者单位
摘要
1 中国科学院理化技术研究所仿生材料与界面科学重点实验室,有机纳米光子学实验室,北京 100190
2 中国科学院大学,北京 101407
双光子聚合加工技术是基于双光子吸收效应的一种新型的微纳制造技术,已被广泛应用于微纳光子学、微机电系统、组织工程等领域。采用双光子聚合加工技术制备的3D水凝胶微结构形貌可控,而且具有高精度、适当的刚度以及良好的生物相容性等优势,可以更好地在体外模拟体内微环境,因而在生物医学领域展现出了巨大的应用潜力。本文简要介绍了双光子聚合加工技术的原理,综述了水溶性光引发剂的研究进展,着重介绍了双光子聚合加工技术制备水凝胶的研究现状及其在仿生学、生物医学等领域的应用。
材料 双光子聚合 水凝胶 生物相容性 微结构 细胞支架 组织工程 
中国激光
2023, 50(21): 2107401
赵秀宝 1,2,3郭仁春 1,**章昱昭 2,3,4王金刚 2,3,4[ ... ]王晓朵 2,3,*
作者单位
摘要
1 沈阳化工大学信息工程学院,辽宁 沈阳 110027
2 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁 沈阳 110016
3 中国科学院机器人与智能制造创新研究院,辽宁 沈阳 110016
4 中国科学院大学,北京 100049
微型软体机器人通常具有结构尺寸小、柔性可变形等特征,在生物传感以及靶向载药等方面具有广阔的应用前景。刺激响应型水凝胶材料对外界刺激具有膨胀收缩的能力,是一种优异的微型软体机器人本体材料。目前针对提升微型软体机器人变形能力的研究主要聚焦于材料性能的提升和加工工艺的优化上,而通过微型软体机器人关节结构优化来提升其变形性能的研究相对较少。鉴于此,笔者提出了一种基于双光子聚合加工的双层膜弧形关节的设计方法,有效提升了双层膜关节的形变能力。通过改变双光子聚合过程中的激光功率和扫描速度,可有效调节pH响应材料的溶胀响应特性,进而获得双层膜关节的变形或驱动能力。进一步,笔者制备了圆心角不同的双层膜弧形关节,结果表明:不同圆心角的双层膜弧形关节在pH响应下的形变能力具有明显差异,当圆心角为240°时形变率最大,形变率是传统直角形双层膜关节的6.73倍。基于双层膜设计和构建的弧形关节具有良好的稳定性和形变能力,为微型机器人的高效驱动提供了新的设计思路。
激光技术 双光子聚合 微尺度 双层膜 变形性能 
中国激光
2023, 50(20): 2002402
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学工程科学学院,安徽 合肥 230026
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室,安徽 合肥 230009
3 合肥工业大学材料科学与工程学院材料物理及新能源材料与器件系,安徽 合肥 230009
模板引导的毛细力驱动自组装技术逐渐被认为是制造一系列微纳米结构的一种替代方法。毛细力自组装微结构的稳定性取决于结构接触力和支撑力的竞争,接触面积越大,接触力越大。当接触面积大于临界值时,微结构的组装行为不可逆。利用飞秒激光打印具有各向异性的微结构,在不同温度的调控下实现其多方向运动,并借助温度响应水凝胶的反向变形能力,实现了线接触微结构的可逆自组装。此外还探究了该方法在微执行器、微传感器方向的应用。结果表明,通过改变环境的温度能够实现微结构的弯曲变形,且利用飞秒激光双光子加工的灵活性和毛细力驱动的简便性,可以实现可逆变形的微图案以及功能丰富的微传感结构。
激光技术 飞秒激光 双光子聚合 毛细力 自组装 温度响应 
中国激光
2023, 50(20): 2002401
苏思华 1,2王开阳 1,2黄灿 1,2金立敏 1,2[ ... ]阮琦锋 1,2,*
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学(深圳)微纳光电信息系统理论与技术工信部重点实验室,广东 深圳 518055
2 哈尔滨工业大学(深圳)广东省半导体光电材料与智能光子系统重点实验室,广东 深圳 518055
首先简述了双光子聚合3D打印技术的原理及特点;然后介绍了3D打印的衍射光栅、光子晶体、仿生结构及单个微纳结构等代表性结构色方案,并重点回顾了立体、动态结构色信息的呈现方式及其在光学防伪、信息存储和光学传感等领域中的应用;最后总结了双光子聚合3D打印技术的研究现状及存在的问题,并对其未来的研究方向及应用前景进行了展望。
激光技术 3D打印 双光子聚合 结构色立体信息 动态结构色 
中国激光
2023, 50(18): 1813007
作者单位
摘要
1 暨南大学 光子技术研究院 广东省光纤传感与通信技术重点实验室,广东 广州 511443
2 中国科学院理化技术研究所 仿生智能界面科学中心 有机纳米光子学实验室,北京 100190
Overview: Femtosecond laser two-photon polymerization (TPP) micro-nanofabrication technology is a new type of three-dimensional lithography technology that integrates nonlinear optics, ultra-fast pulsed laser, microscopic imaging, ultra-high-precision positioning, three-dimensional (3D) graphics CAD modeling, and photochemical materials. It has the characteristics of simplicity, low cost, high resolution, true 3D, and so on. Different from the technical route of shortening the wavelength of the traditional lithography, this TPP technology breaks through the optical diffraction limit using the ultrafast laser in the near-infrared and the nonlinear optical effect of the interaction between the laser and the material. TPP can achieve true 3D fabrication of complex 3D structures. After the femtosecond pulse laser is tightly focused in space, photopolymerization is initiated by the two-photon absorption(TPA), which can limit the fabrication area in the center of the focus. The interaction time of the ultrashort pulse with the material is much lower than the thermal relaxation of the material, avoiding the photothermal effect. The lateral linewidth can be reduced to about 100 nm due to the strong threshold characteristics of the two-photon absorption process. Thus, TPP is an ideal fabrication method in the field of 3D micro-nanostructure. Since 2001, Kawata’s team has used a near-infrared femtosecond laser with a wavelength of 780 nm to fabricate a "nanobull" with the size of red blood cells. It fully demonstrated the advantages of TPP in the preparation of three-dimensional micro-nano structures. At the same time, a polymer nanodot with a size of 120 nm was fabricated, which was only 1/7 of the laser wavelength, breaking the optical diffraction limit in this study. Since then, scientists from various countries have improved the line width, resolution, and other parameters of 3D structure by continuously improving the materials, structure, processing technology and light field control, and other aspects. At the same time, with the continuous development and improvement of the 3D nanostructure fabrication technology, the advantages of TPP technology are also reflected in some application fields, such as micro-optical devices, integrated optical devices, micro-electromechanical systems, and biomedical devices. This paper will systematically introduce the femtosecond laser TPP micro-nanofabrication technology, including the fabricating principle, the development of fabricating methods, and its research overview in many application fields. Finally, its existing problems and future development and application prospects are discussed.
飞秒激光 双光子聚合 光学衍射极限 加工分辨力 加工效率 femtosecond laser two-photon polymerization optical diffraction limit resolution efficiency 
光电工程
2023, 50(3): 220048
张琛 1侯嘉庆 1蔺家琪 1李凯 1[ ... ]白晋涛 1,**
作者单位
摘要
1 西北大学 物理学院 光子学与光子技术研究所 省部共建西部能源光子技术国家重点实验室,西安 710127
2 中核四〇四有限公司,甘肃 嘉峪关 735100
针对目前微纳针形结构加工中存在的精度、形貌、可控性等问题,基于飞秒激光双光子加工系统中的单个体素,通过引入一维倾角自动调控体素的空间位置,提出了一种简单高效的加工连续渐变微纳针形结构的方法。通过开展加工实验,成功地在光刻胶材料中加工出了一系列长度可控、形貌连续渐变的微纳针形结构。实验结果表明:基于本方法加工的微纳针形结构,其高度呈线性变化关系且针尖形貌渐变精度达到了纳米量级,结构横向线宽渐变连续且沿中轴线呈对称分布;针形结构顶端最小高度达到5 nm,横向最小线宽为195 nm。其在功能表面、微纳流控、生物传感等研究领域具有潜在的应用价值。
飞秒激光 单体素 双光子聚合 连续渐变 微纳针形结构 Femtosecond laser Single voxel Two-photon polymerization Continuous gradient Micro/nano needle structure 
光子学报
2022, 51(10): 1014001
作者单位
摘要
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
集成光子芯片是将激光光源、低损耗波导、调制器、探测器等多类光电器件结合在一起,实现功能化集成,在高速光通讯、量子信息处理、光学传感等领域有具有重要的应用。然而由于不同的光电器件基于不同材料体系,实现多材料体系的光电器件集成极其困难。传统的异质集成和单片集成方法难以同时解决定位精度不足、低拓展性、高损耗、低带宽等一系列问题。基于飞秒激光的双光子聚合技术具有高精度和高穿透的优势,可以实现多材料体系的片上微纳光学元件增材制造,具有极高的加工自由度。本文对片上光学元件的激光增材制造这一领域进行综述,探讨了光子引线键合和微空间光路元件两种技术路径,总结了现有技术的发展现状,并对未来的发展前景进行了展望。
集成光学 增材制造 飞秒激光 双光子聚合 混合集成 光子引线键合 微空间光路元件 Integrated optics Additive manufacturing Femtosecond laser Two-photon polymerization Hybrid integration Photonic wire bonding Micro-space optical device 
光子学报
2022, 51(8): 0851512

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!