飞秒激光微加工%3a激光精密加工领域的新前沿

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1、万方数据第34卷第5期2007年5月中国激光CHINESEJOURNALOFLASERSV01．34，No．5May．2007文章编号：0258—7025(2007)05—0595—28飞秒激光微加工：激光精密加工领域的新前沿何飞，程亚(中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海201800)摘要飞秒激光微加工技术具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维微结构加工等优点，这些特性是传统的激光加工技术所无法取代的。首先回顾了激光微加工和超短脉冲激光技术的发展历史，然后介绍超短脉冲激光与金属和介质材料相互作用的机制，接着阐述了飞秒激光

2、直写、干涉和投影制备等各种加工方法的原理，重点讨论飞秒激光在三维光子器件集成、微流体芯片制备及其在生化传感方面的应用等，最后展望了飞秒激光微加工领域所面临的机遇和挑战，指出了未来的研究方向。关键词超快光学；飞秒激光；光与物质相互作用；微加工；集成光学；双光子聚合；微流体；纳米颗粒中图分类号TN249文献标识码AFemtosecondLaserMicromachining：FrontierinLaserPrecisionMicromachiningHEFei，CHENGYa(StateKeyLaboratoryofHighFieldLaserPhysics，Shangha

3、iInstituteofOpticsandFineMechanics，TheChineseAcademyofSciences，Shanghai201800，China)AbstractFemtoseondlasermicromachiningenablesfabricationoftruethree-dimensional(3D)microstructureswithhighprecisionandlowheateffectanddamagethreshold，showinguniqueadvantagesoverthetraditionallasermicromach

4、iningtechnology．Wefirstreviewthehistoriesoflasermicroprocessingandultra-shortpulselasertechnology，andthenoutlinethemechanismsoftheinteractionsofultra-shortlaserpulsewithmetalsandtransparentmedia．Next，weintroduceseveralmajortechnicalapproachesinthefieldoffemtosecondlasermicromachiningsuch

5、asfemtosecondlaserdirectwriting，multi-beaminterferenceandprojectionpatterning，aswellastheirapplicationsinfabricationof3Dintegratedopticaldevices，microfluidicchips，andchemicalandbiologicalsensors，ete．Lastly，wehighlighttheopportunitiesandchallengesinthefield，andsuggestsomedirectionsforthef

6、utureresearch．Keywordsultrafastoptics；femtosecondlaser；light—matterinteraction；micromachining；integratedoptics，twophotonpolymerization；microfluidics；nanoparticles1引言1．1激光加工技术简介自1960年第一台红宝石激光器口3问世以来，人们就开始进行激光与材料相互作用的研究。经过40多年的发展，为了满足不同的需要，各种激光器应运而生并被广泛应用于工业加工和医疗领域[2]。激光波长覆盖几乎红外到极紫外波段，脉冲宽度

7、也减小到几个光周期[3]。激光加工可以克服其他加工技术的一些缺点，如需要接触式加工(如传统机械加工)、昂贵的真空设备(X射线、电子束、离子束加工等)、无法加工致密材料(粒子束加工)和非平版样品(平版刻蚀技术)等[z]，在工业加工领域备受青睐。连续和长脉冲激光主要依靠聚焦产生的高温来烧蚀材料，热扩散范收稿日期：2007—03—30；收到修改稿日期：2007～04—24作者简介：何飞(1984一)，男，湖北人，硕士研究生，主要从事飞秒激光材料微加工方面的研究。E-mail：hef@siom．ac．cn导师简介：程亚(1971一)，男，上海人，