超精密激光三维加工技术与应用.doc

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1、超精密激光三维加工技术与应用飞秒激光脉冲宽度极短，聚焦后可在较低的脉冲能量下获得极高的峰值功率密度；由于作用时间极短，材料被迅速加热到极高的温度，热扩散对焦点周围影响很小，这样就克服了困扰长脉冲激光加工过程中热扩散带来的材料变形和熔化现象，可实现高精密加工。利用飞秒激光脉冲与物质相互作用时的多光子吸收机制可以用来加工长脉冲无法加工的透明介质材料；由于飞秒脉冲作用热效应非常小，几乎可以忽略，因而大大提高了加工精度；同时近红外区的飞秒激光又能避免紫外激光对大多数材料不透明的缺点，可以深入透明材料内部在介观尺度上实现真正意义上的三维立体

2、微加工。基于上述的种种优点，该技术已成为微制造领域的研究热点，它在微流体，微电子，微光学，微机电系统和生物医学等领域均已展露出诱人的应用前景：（1）光通信的高速率、大容量和宽带宽的发展方向，要求光电器件的高度集成化。而集成化的前提是光电器件的微型化。因此，光电器件的微型化是当前光通信领域研究的前沿和热点。近年来，相比传统的光电技术，飞秒激光微加工技术将成为新一代光电器件的制造技术，尤其是在三维集成光电子器件制备领域将体现出无与伦比的优势；（2）可以利用飞秒激光微纳加工技术在透明基底材料中制备各类微流控、光流控及其他微光流机电等多功

3、能集成芯片，它们具有低消耗、高效率和高灵敏度等传统生化分析系统无可比拟的优点，在生化分析、生化传感、医疗诊断和环境监测等领域具有重要应用；（3）飞秒激光加工制备的微器件具有边缘清晰，无裂纹和熔化的痕迹等优点，在一些特殊领域具有广阔的应用前景，可以对光掩模上纳米级尺寸缺陷进行修复以及对各类薄膜材料进行超精密加工，可以用来钻孔、切割高热导性、高熔点金属和高硬度金刚石以及安全切割一些易燃易爆等危险物品；（4）飞秒激光具有损伤小、准确度高、空间选择性好等特点，最大限度地满足了生物医疗的特殊要求，它具有手术风险低，医源性感染少，精确度高，无

4、伤痛，无并发症等优点，可以广泛用于在牙齿、隐形眼镜上钻孔，非热性手术切割烧蚀脑组织样品，纳米切割人体染色体，制作血管支架等生物医疗应用。飞秒激光微纳加工应用现阶段都只局限于实验室阶段，需要尽快探索其产业化途径，解决一些在能源、材料、环境、航天以及国防方面国家急需解决的问题；此外还需适当降低加工成本，实现高效率生产，以满足市场需求。可以肯定，随着工业需求的扩大和技术的进步，飞秒激光微加工技术将会变得越来越成熟，它将会不断地开辟新的研究领域，具有广阔的应用前景。