飞秒激光直写制备光栅结构及其光学特性研究

发布时间：2024-01-31 19:40

　　衍射光栅作为一种核心光学器件,在光谱分析、太阳能电池、石油化工和公共安全等领域都有重要应用。目前,传统的光栅制备工艺存在成本高、灵活度低和工艺繁琐等缺点。作为一项先进的微纳加工技术,飞秒激光因其脉冲短、峰值功率大,具有极高的加工精度,非常适合加工光栅类的精密结构。目前常见的飞秒激光制备光栅结构的方法中,激光直写法相对双光束干涉法和相位掩膜板法,具有高灵活性、低成本、制备迅速等优点。因此本文的研究工作围绕飞秒激光在熔石英玻璃表面直写制备光栅结构展开,主要研究内容与成果如下:(1)通过实验研究各种激光加工参数对微槽的表面形貌、深度和宽度的影响规律。研究表明:单脉冲能量的降低和扫描速度的提高均会导致材料去除量的减小,进而线槽的深度和宽度降低。通过多次扫描可以有效解决单次扫描下线槽直线度较差的问题,相同的激光工艺参数下,重复扫描次数的提高也会导致材料去除量的增加,表面质量较好的扫描速度区间随重复扫描次数的提高呈递增关系。多次扫描下选择合适的进给量可以进一步提高线槽的加工质量。(2)在微槽结构的研究基础上,优化大尺度光栅结构直写制备工艺。研究表明:制备周期较小的光栅结构时,将光栅周期变为两倍或多...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1飞秒激光双光束干涉实验装置

飞秒激光直写制备光栅结构及其光学特性研究6图1.1飞秒激光双光束干涉实验装置Fig.1.1Experimentsetupsoffemtosecondlasertwobeaminterference1.4.2相位掩膜板法相位掩膜板法是在飞秒激光加工光路中放置一块相位掩膜板，激光通过....

图1.2相位掩膜法示意图

飞秒激光直写制备光栅结构及其光学特性研究6图1.1飞秒激光双光束干涉实验装置Fig.1.1Experimentsetupsoffemtosecondlasertwobeaminterference1.4.2相位掩膜板法相位掩膜板法是在飞秒激光加工光路中放置一块相位掩膜板，激光通过....

图1.3飞秒激光在二氧化硅下方2mm处刻写的光栅结构[31]

江苏大学硕士学位论文7术对加工环境和加工条件的要求比较低，柔性更高，应用前景广阔。由于飞秒激光的脉宽低、峰值功率高，可以超分辨率加工，拥有更高的加工精度，加工分辨率可以达到纳米级别，在微纳结构加工中的应用越来越广泛。利用激光直写法可以灵活地制备各类光栅结构。本课题中，我们采用激光....

图1.4用透射显微镜观察衍射光栅[32]

江苏大学硕士学位论文7术对加工环境和加工条件的要求比较低，柔性更高，应用前景广阔。由于飞秒激光的脉宽低、峰值功率高，可以超分辨率加工，拥有更高的加工精度，加工分辨率可以达到纳米级别，在微纳结构加工中的应用越来越广泛。利用激光直写法可以灵活地制备各类光栅结构。本课题中，我们采用激光....

本文编号：3891439