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1、前沿进展3飞秒激光精密微纳加工的研究进展•朱江峰魏志义(中国科学院物理研究所中国科学院光物理重点实验室北京100080)摘要飞秒激光由于其超快时间特性和超高峰值功率特性在精密微纳加工领域引起了人们广泛的重视.在与物质的相互作用中它能快速、准确地将能量作用在特定的区域内,从而可以获得极高的分辨率和加工精度.文章综述了飞秒激光精密微纳加工的最新研究进展,分别就飞秒激光烧蚀微加工和飞秒激光双光子聚合产生三维微纳结构进行了介绍,阐述了各自的物理机制.最后对飞秒激光微纳加工的研究前景做了初步探讨.关键词飞秒激光,微纳加工,烧蚀,双光子聚合Femtosec
2、ondlasermicro2nanofabrication•ZHUJiang2FengWEIZhi2Yi(KeyLaboratoryofOpticalPhysics,InstituteofPhysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080,China)AbstractGreatinterestisfocusedonfemtosecondlasermicro-nanofabricationduetotheultra-shorttimescaleandultra-highpeakpowerdensitych
3、aracteristicsofthefemtosecondlasers.Veryhighresolutionandaccu2racycanbeachievedwhenworkingwithrigidmaterialsandliquidresin.InthispaperWeintroducetheprogressoffemtosecondlaserprecisemicro-nanofabrication.Twodifferentfabricationmechanismsaredescribedinclu2dinglaserablationandt
4、wophotopolymerization.Finally,theprospectoffemtosecondlaserfabricationisdis2cussed.Keywordsfemtosecondlaser,micro2nanofabrication,ablation,twophotopolymerization运而生.在微米尺度范围内,已经有许多成熟的微加1引言工技术,其中占据最主要地位的就是光刻技术(pho2[5]tolithography).此外还有其他的技术,例如模压加[6]精密微加工(特别是纳米尺度上的加工)研究工(embos
5、singorimprinting),注射成型(injection[7][8]是现代科学技术的重要内容,许多前沿科学的进步molding),电气化学微加工(EMM)和超声波加[9]和高新技术的突破来源于微结构加工精度的提高.工(ultrasonicmachining)等.上述各种微加工技一个最明显的例子就是微电子学技术的发展,更高术已经在工业技术等领域得到了广泛的应用,所以的运算速度和更强大的功能要求大规模集成电路向我们称之为传统的微加工技术.尽管传统的微加工更微型化的方向发展.另外,微结构在基础科学研究技术十分成熟,但是人们仍旧尝试用各种方法来
6、优中也占有举足轻重的地位,例如纳米科技等.过去微化和改进微加工工艺,并且研究新的加工手段.激光加工研究主要集中在微电子学器件方面,今天在其的出现为人们提供了新的思路.由于激光具有高亮他领域的研究和应用正迅速发展,它包括化学和生度、高相干性和高方向性等特点,在材料加工领域具[1][2]物研究领域的全微分析系统、微型反应器、微[3][4]机电系统(MEMS)、微型光学器件等.3国家自然科学基金(批准号:60490280,60225005,1022401)、中由于不同领域对微加工工艺的要求不同,以及国科学院知识创新工程(批准号:KJXC-SW-W14
7、)资助项目不同的材料有不同的加工技术,各种微加工技术应2005-12-16收到初稿,2006-02-02修回•通讯联系人.Email:zywei@aphy.iphy.ac.cn35卷(2006年)8期http:PPwww.wuli.ac.cn·679·前沿进展有加工精度高、操作简单、加工速度快等优势,所以结构,与加工材料无接触、无污染(这点在医学和生很快在加工工业得到了广泛的应用.特别是飞秒脉物学中尤其重要),精细聚焦可以获得小于1μm的冲激光出现以来,由于其具有许多新奇的特性,迅速空间分辨率,无热效应因而加工表面十分平滑.这些引起了人们广泛的
8、关注和极大的兴趣,飞秒激光精优点使得飞秒激光在当今微纳加工领域占据十分重密微纳加工成为当今科学研究的热点之一.要的位置,飞秒激光微纳加工也成为当前的热
