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周期渐变型准金刚石结构光子晶体的双光子聚合纳米加工技术 被引量：2
1
作者 董贤子 赵震声 段宣明 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期118-121,125,共5页
利用双光子聚合加工技术在低折射率材料中制备了具有宽带隙的光子晶体结构,通过递推方式获得晶格常数的最佳变化条件。通过透射及反射谱测量及时域有限差分方法证实了周期渐变的准金刚石结构的带隙展宽现象,该结果表明三维光子晶体带隙... 利用双光子聚合加工技术在低折射率材料中制备了具有宽带隙的光子晶体结构,通过递推方式获得晶格常数的最佳变化条件。通过透射及反射谱测量及时域有限差分方法证实了周期渐变的准金刚石结构的带隙展宽现象,该结果表明三维光子晶体带隙展宽可由不同晶格常数的结构叠加形成。 展开更多
关键词 光子晶体 双光子聚合 准金刚石结构 光子带隙
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秒激光双光子微纳加工技术及其在光子学微器件制备中的应用
2
作者 段宣明 《功能材料信息》 2007年第5期41-,共1页
飞秒激光可以与包括玻璃、陶瓷、半导体、金属、塑料、树脂等各类物质产生相互作用,其相互作用原理不同,加工方法也不同。利用非线性光学效应——双光子吸收的飞秒微纳加工技术是最独特也是最具有应用前景的微纳加工技术。利用显微物镜... 飞秒激光可以与包括玻璃、陶瓷、半导体、金属、塑料、树脂等各类物质产生相互作用,其相互作用原理不同,加工方法也不同。利用非线性光学效应——双光子吸收的飞秒微纳加工技术是最独特也是最具有应用前景的微纳加工技术。利用显微物镜将飞秒激光聚焦到加工介质时激光光强在焦点处呈三维空间分布,双光子吸收过程仅产生在具有足够激光强度的微小区域,通过控制激光光强可以调节双光子吸收的产生范围,在适当的激光强度时,可以突破光学衍射极限的限制,将双光子吸收过程控制到远小于激光波长甚至纳米尺度范围,从而达到进行纳米加工的目的。飞秒激光双光子微纳加工技术具有真三维、一次成型及高加工分辨率的特点,是三维微纳结构制备的理想工具之一。通过"理论计算-计算机辅助图形设计-微纳激光制造"这样一个简单的流程可以实现制备可设计的复杂三维微细结构,因此在光子学微器件、微机电系统等领域具有巨大的应用前景。最近几年双光子微细加工技术也已成功地应用到功能性光子学器件中。在制备基于光子晶体带隙原理的三维光子元器件及其立体集成方面,飞秒激光双光子方法具有无可比拟的优势。我们研究小组利用碳硅烷树状大分子修饰的激光染料与光聚合制备的光固化树脂,采用双光子聚合微加工技术制备了包含聚合物纳米线的微尺度谐振腔结构,并观察到荧光发射增强效应。上述结果为设计制备无反射镜、超低阈值或无阈值高分子激光微谐振腔展示了可能性。将在对双光子微加工技术基础与现状进行介绍的同时,结合我们近年来在双光子微加工技术及功能性光子学微器件研究领域所进行的研究工作,对上述领域的发展趋势进行评述。相关研究结果及最新进展将在会议进行详细介绍。 展开更多
关键词 飞秒激光双光子微加工 光子学器件 光子晶体 加工分辨率
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双光子三维微结构快速制备技术 被引量：11
3
作者 董贤子 段宣明 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期441-446,共6页
建立了一种利用双光子聚合技术快速制备三维微结构的方法,并对加工分辨率进行了研究。通过对高速扫描原理的研究,提出了采用二维振镜与一维压电微移动台相结合,利用跳跃和扫描协同的运动模式,以段段扫描方式进行三维微结构加工的系统来... 建立了一种利用双光子聚合技术快速制备三维微结构的方法,并对加工分辨率进行了研究。通过对高速扫描原理的研究,提出了采用二维振镜与一维压电微移动台相结合,利用跳跃和扫描协同的运动模式,以段段扫描方式进行三维微结构加工的系统来提高其加工速度。实验制备千里马和具有木堆结构的三维光子晶体结构说明,采用上述扫描方式可使其加工速度较点点扫描方式提高10倍至1000倍。实验结果表明,使用一定的激光功率时,其加工分辨率随曝光时间减小而显著提高,实验得到了50 nm的线宽分辨率,超过文献报道的100 nm的最高值。研究还表明,上述加工方法可实现激光三维微结构的快速制备并具有高分辨率加工的特点。 展开更多
关键词 双光子聚合 快速加工 三维微结构 加工分辨率
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SU-8胶双光子微加工分辨率与工艺条件研究 被引量：3
4
作者 宋旸 董贤子 +1 位作者 赵震声 段宣明 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2011年第1期40-45,共6页
为了提高SU-8光刻胶的微加工分辨率,利用飞秒激光双光子聚合技术研究了SU-8光刻胶微加工时的加工工艺条件与分辨率之间的关系。实验在本研究组自主研制的纳米光子学超细微加工系统上进行,以钛蓝宝石飞秒激光器发出的780nm波长激光作为... 为了提高SU-8光刻胶的微加工分辨率,利用飞秒激光双光子聚合技术研究了SU-8光刻胶微加工时的加工工艺条件与分辨率之间的关系。实验在本研究组自主研制的纳米光子学超细微加工系统上进行,以钛蓝宝石飞秒激光器发出的780nm波长激光作为加工光源,考察了不同激光功率与曝光时间等激光加工条件和后烤与无后烤等工艺条件对SU-8聚合点形貌与尺寸的影响。在后烤工艺条件下获得的最小加工点直径为0.22μm,而无后烤过程的加工结果中这一数值为0.47μm。实验结果表明,降低激光功率和缩短曝光时间可以获得尺寸较小的聚合点,后烤工艺有利于降低加工能量并提高加工分辨率,实验结果与基于双光子聚合加工理论的模拟分析具有良好的一致性。 展开更多
关键词 双光子聚合 微加工 分辨率 SU-8光刻胶 飞秒激光
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中国光学十大进展:三维无机微纳结构的激光加工与应用(特邀)
5
作者 章剑苗 金峰 +1 位作者 董贤子 郑美玲 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第17期1-15,共15页
三维(3D)无机微纳结构在光子学、量子信息、航空航天、能源等领域发挥着重要作用。利用传统制备方法获得的无机微结构通常分辨率较低和形貌不可控。因此,3D无机微纳结构的精确可控制备成为亟待解决的难题。激光加工具有高精度、形貌可... 三维(3D)无机微纳结构在光子学、量子信息、航空航天、能源等领域发挥着重要作用。利用传统制备方法获得的无机微结构通常分辨率较低和形貌不可控。因此,3D无机微纳结构的精确可控制备成为亟待解决的难题。激光加工具有高精度、形貌可控等优势,能够实现真3D、高分辨、多尺度复杂3D微纳结构的制备,解决3D无机微纳结构的精确可控制备难题。本文综述了激光加工制备无机微纳结构的研究进展,首先讨论了连续激光和超快脉冲激光加工方式,重点针对飞秒激光加工技术,阐述了基于纯无机材料体系、有机-无机杂化体系,以及聚合物模板法等制备3D无机微纳结构的方法。随后,总结了近年来激光加工3D无机微纳结构在光学器件、量子芯片、信息存储与防伪、航空航天以及仿生结构等领域的应用。最后,展望了激光加工3D无机微纳结构的未来发展趋势。 展开更多
关键词 三维无机微纳结构 激光加工 飞秒激光 光与物质相互作用 微型器件
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飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术及其应用 被引量：15
6
作者 董贤子 陈卫强 +1 位作者 赵震声 段宣明 《科学通报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期1-13,共13页
激光加工技术作为重要的先进制造技术之一已广泛应用于众多的工业制造领域.利用激光直写技术进行材料加工时,其所能达到的加工分辨率一直受到经典光学理论衍射极限的限制,难于进行纳米尺度的加工.飞秒脉冲激光的出现不仅为研究光与物质... 激光加工技术作为重要的先进制造技术之一已广泛应用于众多的工业制造领域.利用激光直写技术进行材料加工时,其所能达到的加工分辨率一直受到经典光学理论衍射极限的限制,难于进行纳米尺度的加工.飞秒脉冲激光的出现不仅为研究光与物质相互作用的超快过程提供了手段,也为发展先进的微纳米加工技术提供了不可多得的光源.近年来,作为最新的激光加工技术之一的飞秒脉冲激光多光子微纳加工技术已成为国际上研究的热点.该技术利用多光子效应和激光与物质作用的阈值效应,成功地实现了纳米尺度的激光直写加工分辨率,可望在功能性微纳器件制备等纳米技术领域发挥重要作用,具有广阔的应用前景.在2001年日本科学家利用飞秒脉冲激光双光子聚合技术首次突破衍射极限获得120nm的加工分辨率后,最近我国科学家实现了15nm线宽的纳米尺度加工分辨率.在利用多光束并行加工技术进行快速、大批量微纳结构加工的同时,最新发展的多光束组合技术实现了多部件组合加工、一次成型,解决了微尺度零部件组装难题,为微纳尺度器件及微机电系统的开发提供了具有实用化前景的加工方法与途径.利用飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术的高精度、良好的空间分辨率和真三维加工能力的特点,各国科学家制备出了各种微尺度光子学器件及微机电系统,充分展示了该技术的应用前景.随着对飞秒脉冲激光与物质相互作用机理、加工技术及相关材料技术的深入研究,飞秒脉冲微纳加工技术必将获得快速发展,并在先进纳米制造领域获得新的突破. 展开更多
关键词 飞秒脉冲激光 双光子吸收 光学衍射极 限纳米加工分辨率 微光学器件 微机电系统
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拓扑结构的激光加工及其在细胞生物学中的应用
7
作者 牛梦瑶 武昕宜 +3 位作者 宾凡淳 段琦 李腾 郑美玲 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第20期283-301,共19页
拓扑结构能对细胞的行为进行调控,这对于组织和器官的形成以及整体结构和功能的发展至关重要。激光微纳加工技术的崭新应用正引领着细胞生物学研究的一场革命。激光技术的高精度和高可控性使得设计特定拓扑结构成为可能,为细胞工程、组... 拓扑结构能对细胞的行为进行调控,这对于组织和器官的形成以及整体结构和功能的发展至关重要。激光微纳加工技术的崭新应用正引领着细胞生物学研究的一场革命。激光技术的高精度和高可控性使得设计特定拓扑结构成为可能,为细胞工程、组织工程和再生医学等领域的发展提供了强大动力。本文综述了拓扑结构的设计要素、激光微纳加工技术,尤其是减材和增材这两种激光加工技术及其制备的拓扑结构在细胞生物学中的应用。本文旨在总结激光加工技术制备的拓扑结构及其在模拟细胞微环境、实现细胞导向和定位以及促进组织修复再生方面的应用,为生物医学工程的发展提供新的解决方案。 展开更多
关键词 拓扑结构 激光技术 微纳加工 细胞生物学
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pH响应型BSA-GMA 3D水凝胶结构的飞秒激光直写
8
作者 李腾 武昕宜 +3 位作者 段琦 宾凡淳 牛梦瑶 郑美玲 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第21期239-248,共10页
pH响应水凝胶由于其具有酸/碱依赖性导致的结构或体积变换能力,在智能操纵致动器、药物递送、组织工程等领域引起了广泛关注。随着生物医学和组织工程的发展,刺激响应生物材料微观结构的制备至关重要。牛血清白蛋白(BSA)因具有无毒、生... pH响应水凝胶由于其具有酸/碱依赖性导致的结构或体积变换能力,在智能操纵致动器、药物递送、组织工程等领域引起了广泛关注。随着生物医学和组织工程的发展,刺激响应生物材料微观结构的制备至关重要。牛血清白蛋白(BSA)因具有无毒、生物降解性、生物相容性等优点而被广泛应用于组织工程与药物递送等领域。本文重点开展了基于牛血清白蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯(BSA-GMA)水凝胶的宏观pH响应、三维(3D)水凝胶微结构的飞秒激光直写与微观pH响应,以及细胞活性的相关研究。结果表明,飞秒激光直写可以制备出高精度的BSA-GMA 3D水凝胶微结构,并且BSA-GMA水凝胶的pH响应能力会随着BSA-GMA浓度的增大或甲基丙烯酸化度的减小而增强。相较于BSA水凝胶,BSA-GMA在光聚合过程中不消耗氨基酸基团,使得同等浓度下的BSA-GMA水凝胶含有更多的氨基与羧基,从而赋予BSA-GMA 3D水凝胶更强的pH响应性。软骨细胞在BSA-GMA支架上的共聚焦荧光图像和相对细胞增长率结果进一步表明,BSA-GMA水凝胶结构具有良好的生物相容性。这种具有可控形态和pH响应特性的蛋白质微结构在组织工程、生物医学和生物传感器领域具有潜在的应用前景。 展开更多
关键词 牛血清白蛋白 飞秒激光直写 三维微结构 PH响应 生物相容性
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