飞秒激光共振吸收微纳制造机理与实验研究

1 绪论
1.1 课题的来源
1.2 微纳制造的发展
1.2.1 微纳加工
1.2.2 激光微纳加工
1.2.3 飞秒激光微纳加工
l.3 飞秒激光微纳加工的应用和研究现状
1.3.1 烧蚀制孔和切割等去除加工
1.3.2 激光诱导表面纳米结构
1.3.3 透明材料体内加工
1.3.4 双/多光子聚合加工
1.4 激光共振吸收烧蚀技术及其国内外研究现状
1.4.1 激光共振吸收烧蚀技术
1.4.2 共振激光烧蚀技术国内外研究现状
1.5 飞秒激光微纳加工亟须研究的问题
1.6 本研究的目标和思路
1.6.1 研究目标
1.6.2 研究思路
1.7 论文的研究内容和章节安排
2 飞秒激光与材料相互作用机理及共振吸收机制
2.1 激光与物质相互作用的物理过程
2.2 飞秒激光与透明介质相互作用的机理
2.2.1 飞秒激光作用于透明介质的电离过程
2.2.2 多光子电离
2.2.3 雪崩电离
2.2.4 等离子体能量共振吸收
2.3 掺杂稀土离子玻璃的共振吸收机制
2.3.1 镧系元素的电子层结构与能级
2.3.2 镨钕玻璃的选择吸收特性
2.3 .3 钬玻璃的选择性吸收特性
2.3.4 飞秒激光与掺杂玻璃的共振吸收作用过程
2.4 本章小结
3 飞秒激光共振吸收效应作用下材料的电子动力学研究
3.1 含时密度泛函理论
3.2 仿真模型参数的设置
3.3 共振效应对材料电子动力学的影响
3.3.1 共振效应下飞秒激光对材料的电离过程
3.3.2 单脉冲电子密度随时间的变化
3.3.3 共振与非共振下电离对材料的电子动力学参量影响的对
3.4 飞秒激光脉冲参数对共振效应的影响
3-4-l脉冲能量比对共振效应的影响
3.4.2 脉冲数目对共振效应的影响
3.4.3 脉冲间隔对共振效应的影响
3.4.4 相位对共振效应的影响
3.4.5 偏振对共振效应的影响
3.5 本章小结
4 飞秒激光共振吸收高效率加工掺杂玻璃的实验研究
4.1 飞秒激光共振吸收加工光路及测试平台
4.1.1 飞秒激光加工系统
4.1.2 激光和材料相关参数的测试
4.2 材料烧蚀效率的表示方法
4.2.1 束腰半径定义
4.2.2 烧蚀阈值定义
4.2.3 孔径数值计算外推法测束腰半径和烧蚀阈值
4.2.4 两微孔法测束腰半径及烧蚀轮廓法测烧蚀阈值
4.2.5 烧蚀效率的其他表征形式
4.3 共振吸收高效率烧蚀镨钕玻璃实验及其结果分析
4.3.1 镨钕玻璃的光学特性
4.3.2 实验内容及步骤
4.3.3 共振效应对烧蚀孔径的影响
4.3.4 共振效应对烧蚀深度的影响
4.3.5 共振效应对烧蚀体积的影响
4.3.6 共振效应对烧蚀阈值的影响
4.4 共振吸收高效率烧蚀钬玻璃实验及其结果分析
4.4.1 钬玻璃光学特性
4.4.2 共振效应对烧蚀孔径的影响
4.4.3 共振效应对烧蚀阈值的影响
4.5 共振吸收单脉冲步进烧蚀镨钕玻璃实验研究
4.5.1 实验方案及步骤
4.5.2 烧蚀孔深对比及分析
4.5.3 多光子共振电离对烧蚀效率影响分析
4.6 飞秒激光重复频率对共振效应的影响实验研究
4.6.1 l。kHz的飞秒激光共振效应实验研究
4.6.2 80 MHz的飞秒激光共振效应实验研究
4.7 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 研究展望
参考文献