基于纳米等离子体近场增强的飞秒激光三维纳米加工技术研究

基本信息
批准号:61675220
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:廖洋
学科分类:
依托单位:中国科学院上海光学精密机械研究所
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:于健伟,李奇松,王鹏,齐家,刘争明
关键词:
纳米等离子体飞秒激光三维纳米加工近场增强
结项摘要

Due to the unique characteristics of ultrashort pulse width and extremely high peak intensity, femtosecond lasers have established themselves as excellent tools for high-precision and flexible fabrication of three dimensional (3D) microstructures. By taking advantage of the well-defined ablation threshold as well as the suppressed thermal diffusion, one can beat the diffraction limit by choosing the peak laser fluence slightly above the threshold value. However, due to the high nonlinearity of photoionization, the structuing process will become extremely sensitive to the fluctuation of laser intensity, especially when the laser intensity is near the threshold intensity. To address this issue, this research will focus on a far-field nanostructuring technique enabled by near-field enhancement of laser-induced nanoplasma in dielectric materials. By use of new methods to visualize and control ultrafast laser interaction with transparent materials, such as high-fidelity observation of nanograting evolution with high temporal and spatial resolution and dynamically adjusting of the interaction between growth and erasure of nanograting, we try to understand the underlying formation mechanisms of nanogratings. Furtherly, we will significantly improve the longitudinal fabrication resolution and uniformity, and then achieve stable and uniform 3D nanostructures.

由于极短的脉冲宽度和极高的峰值功率,飞秒激光可以深入透明材料内部实现高精度的复杂三维微纳米结构加工。利用飞秒激光烧蚀的阈值特性,原理上可以超越远场衍射极限的限制。但由于飞秒激光与透明材料相互作用的高度非线性特征,阈值附近的加工对激光功率波动等不稳定因素非常敏感,限制了该技术的实际应用。针对这一难题,本项目致力发展一种基于纳米等离子体近场增强的飞秒激光三维纳米加工技术。通过采用纳米光栅演化的高时空分辨观测和纳米结构生长与擦除的动态耦合调控等创新技术,在深入理解纳米光栅形成机制基础上,有效提高加工的纵向分辨率和均匀性,为实现稳定可控、大范围均匀的三维纳米加工奠定基础。

项目摘要

由于极短的脉冲宽度和极高的峰值功率,飞秒激光可以深入透明材料内部实现高精度的复杂三维微纳米结构加工。利用飞秒激光烧蚀的阈值特性,原理上可以超越远场衍射极限的限制。但由于飞秒激光与透明材料相互作用的高度非线性特征,阈值附近的加工对激光功率波动等不稳定因素非常敏感,限制了该技术的实际应用。针对这一难题,本项目提出并发展了基于纳米等离子体近场增强的飞秒激光三维纳米加工技术。在课题组发展的纳米光栅高保真观测技术的基础之上,采用时域脉冲整形、时空聚焦、界面调控等技术,发现了若干新的现象,为纳米光栅形成机制的理解提供了新的思路。在上述研究的基础上,获得了制备均匀纳米光栅的优化工艺,并成功应用于石英玻璃的选择性化学刻蚀、减小波导弯曲损耗、波导模场转换、圆形截面通道制备等,对光子芯片和微流控芯片等应用领域产生了一定的推动作用。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
3

上转换纳米材料在光动力疗法中的研究进展

上转换纳米材料在光动力疗法中的研究进展

DOI:
发表时间:2017
4

自组装短肽SciobioⅡ对关节软骨损伤修复过程的探究

自组装短肽SciobioⅡ对关节软骨损伤修复过程的探究

DOI:10.13417/j.gab.039.003219
发表时间:2020
5

拉应力下碳纳米管增强高分子基复合材料的应力分布

拉应力下碳纳米管增强高分子基复合材料的应力分布

DOI:10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000332
发表时间:2020

廖洋的其他基金

批准号:61108015
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21406147
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

基于光镊钳位LSPR共振增强的飞秒激光纳米加工方法研究

批准号:61775177
批准年份:2017
负责人:杜广庆
学科分类:F0506
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
2

飞秒激光局域等离激元近场纳米加工的远场控制与优化

批准号:61605017
批准年份:2016
负责人:陶海岩
学科分类:F0506
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

飞秒激光近场虚拟光探针纳尺度加工技术研究

批准号:50975128
批准年份:2009
负责人:高传玉
学科分类:E0509
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
4

并行式飞秒激光三维纳米光子学微结构加工技术研究

批准号:60408006
批准年份:2004
负责人:李玉栋
学科分类:F0506
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目