校正激光直写邻近效应的快速方法

针对激光直写中的邻近效应的特点，提出通过直写曝光数据补偿进行光学邻近效应校正的快速，有效方法，并获得了满意的实验结果。     

消除激光直写系统中声光调制器迟滞现象的方法

激光直写是一种适用于衍射光学器件及掩模加工的方法。利用声光调制器对曝光功率进行精确控制对所制作器件的性能是至关重要的。首先描述了声光调制器的迟滞现象及其对曝光后掩模面图开的不良影响。基于这一分析,提出了一种方法来克服声光调制器迟滞现象所带来的问题。简述了此项技术的设计原理和实现。实际制作的掩模样品图案显示了所述方法的有效性。     

凹球面网栅激光直写实时控制方法

提出一种基于DuaI-Ported RAM(DPRAM)的凹球面网栅激光直写实时控制方法.采用计算机与PMAC双CPU主从并行、双向通讯和即存即取的控制方法,开发了多层嵌套并行工作程序,使计算机与PMAC实时处理、交换、显示大量控制参数和状态信息,实现了实时控制激光直写凹球面网栅.在口径200 mm、半径150 mm的涂覆感光胶玻璃凹球面基底上,激光直写出了100 μm周期网栅.微米级读数显微镜测量结果表明,网栅均匀,周期误差小于±3%,达到设计要求.     

振幅分割无掩模激光干涉光刻的实现方法

无掩模激光干涉光刻中的分束方法一般有波前分割和振幅分割。研究和比较了振幅分割无 掩模激光干涉光刻方法和系统,包括振幅分割双光束干涉系统、三光束干涉系统、液浸式深紫外干涉系统及全自动干涉光刻系统。建立了双光束双曝光干涉光刻实验系统。模拟和实验结果表明,对点阵或孔阵图形,在同样的图形尺度下,无掩模干涉光刻比传统光刻简单得多。     

基于飞秒激光的高速双光子刻写技术

基于飞秒激光的双光子聚合(two-photon polymerization,TPP)加工技术一直是三维微纳加工技术中的研究热点。随着生命科学、材料工程、微纳光学等领域对复杂、大面积微型三维器件制备需求的提升,TPP加工效率不足的问题日益严重,加工时间过长不仅造成加工结构的不稳定,更是严重阻碍这些重要三维器件的进一步推广应用。本文以TPP加工效率提升方面的研究工作为主线,分别从单光束刻写、并行多光束刻写、面曝光和体曝光四个方式进行总结与对比,阐述相应的光学系统设计、刻写策略、刻写精度与通量等方面的研究情况,总结各种技术的优势与劣势,同时展望未来发展趋势。     

波前分割无掩模激光干涉光刻的实现方法

激光干涉光刻不受传统光学光刻系统光源和数值孔径的限制,其极限尺寸CD达到曝光波长 的1/4,研究了波前分割双光束、三光束方法及四光束无掩模激光干涉光刻方法,提出了可用于五光束和多种多光束和多次曝光的梯形棱镜波前分割干涉光刻方法。用自行建立的梯形棱镜波前分割系统进行了多光束干涉曝光实验,得到孔尺寸约220nm的阵列图形。     

基于PMAC的激光模切机数控系统设计

开发了由PMAC 运动控制卡和工业PC机组成的开放式多功能激光模切加工数控系统.该系统以通用的Windows 操作系统作为开发平台,同时具有硬件和软件的开放性;可实现数控系统和伺服控制系统间的通讯、加工代码的自动生成、最佳模切顺序和最短空程路径;具有编程专家系统,使用者无需学习G代码和PMAC卡宏指令,即可编程.     

激光直接写入系统线宽分析

在激光直接写入系统中,由于抗蚀剂内的曝光量分布和光强分布之间有差别,所以在分析线条的形状时,如果用光强分布代替曝光量分布会产生误差.本文给出了用激光直接写入技术制作二元光学元件时,抗蚀剂内曝光量的计算公式.分析了抗蚀剂内曝光区域各点的曝光量分布,它们在显影后所对应的侧壁角和线条宽度以及写入激光束运动速度变化对线条侧壁角和宽度的影响.实验结果和理论分析相吻合.     

全数字化激光直写转台系统

为提高极坐标激光直写设备的性能,设计成全数字化的转台系统,增强了与平台、调焦、 光强系统的同步。提出数字锁相积分、可编程PID控制及变周期稳速判据等概念,并应用于转台控制器设计。配合改进的快速光强调制系统,使极坐标激光直写设备具备制作精确环、任意弧和变宽线条的能力。     

基准离焦偏差控制技术

一种新的采用基准离焦信号的针孔调焦方案,用于激光直写的自动对焦子系统。通过在离焦曲线上提取参考离焦信号,建立基准离焦判据,它能容易地区分前离焦或后离焦,有效地克服了原有针孔调焦方案难于根据离焦信号来分辨离焦方向的弱点。借助微处理器和模拟电路实现了这一方案,并因此获得了均匀的1靘线宽的线条。     

墨水直写、喷墨打印和激光直写技术及其在微电子器件中的应用

直写技术是一种新型微加工技术,其加工过程不需模板并可在亚微米至厘米范围实现材料加工成型。墨水直写、喷墨打印和激光直写作为最常用的直写技术,具有强大的二维、三维成型能力和优异的成型精度,可实现金属、陶瓷、聚合物、水凝胶等复杂构型的程序化构筑,被广泛应用于微电子、组织工程、微流控等领域。阐述了这3种直写技术的构型原理和材料选择,重点介绍了其在微电子器件制造中的应用,讨论了当前研究的难点和热点问题,并对其未来发展趋势进行了展望。     

墨水直写、喷墨打印和激光直写技术及其在微电子器件中的应用

直写技术是一种新型微加工技术,其加工过程不需模板并可在亚微米至厘米范围实现材料加工成型.墨水直写、喷墨打印和激光直写作为最常用的直写技术,具有强大的二维、三维成型能力和优异的成型精度,可实现金属、陶瓷、聚合物、水凝胶等复杂构型的程序化构筑,被广泛应用于微电子、组织工程、微流控等领域.阐述了这3种直写技术的构型原理和材料选择,重点介绍了其在微电子器件制造中的应用,讨论了当前研究的难点和热点问题,并对其未来发展趋势进行了展望.     

飞秒激光烧蚀材料表面产生纳米波纹结构的实验

利用飞秒脉冲激光烧蚀可以获得远小于激光中心波长（775nm）量级的周期条纹．通过多脉冲飞秒激光烧蚀Ni、Al、Cu、Ti和Si等材料表面的实验,得到材料表面产生光栅的周期均小于飞秒激光中心波长;采用对比实验,改变入射光的偏振特性,发现波纹周期方向随入射光偏振方向的改变而改变;不改变激光偏振态、脉冲能量为4．2J／cm^2时,沿波纹周期走向,发现平台移动速度为0．1mm／s时,可获得清晰的551nm的金属周期结构;最后应用上述实验结果,在铜片表面制备了长为几十微米、周期为551nm的微纳光栅结构。     

Two in One: Light as a Tool for 3D Printing and Erasing at the Microscale

The ability to selectively remove sections from 3D‐printed structures with high resolution remains a current challenge in 3D laser lithography. A novel photoresist is introduced to enable the additive fabrication of 3D microstructures at one wavelength and subsequent spatially controlled cleavage of the printed resist at another wavelength. The photoresist is composed of a difunctional acrylate cross‐linker containing a photolabile o‐nitrobenzyl ether moiety. 3D microstructures are written by photoinduced radical polymerization of acrylates using Ivocerin as photoinitiator upon exposure to 900 nm laser light. Subsequent scanning using a laser at 700 nm wavelength allows for the selective removal of the resist by photocleaving the o‐nitrobenzyl group. Both steps rely on two‐photon absorption. The fabricated and erased features are imaged using scanning electron microscopy (SEM) and laser scanning microscopy (LSM). In addition, a single wire bond is successfully eliminated from an array, proving the possibility of complete or partial removal of structures on demand.     

基于激光直写的柔性天线传感器研究

激光直写是一种高效、可规模化制备柔性电子器件的技术。本文采用激光直写技术在具有良好介电性能的聚酰亚胺薄膜上制备了一种可用于应变传感和湿度传感的柔性环形天线传感器。利用激光碳化聚酰亚胺获得的材料表面呈现多孔及堆叠片层碳结构,当施加于天线上的应变和环境湿度改变时,天线的谐振频率会发生规律变化,进而实现应变和湿度感知。制备的环形天线传感器的应变响应灵敏度为?8.943 kHz/με,湿度响应灵敏度为?6.45 MHz/RH%。采用激光直写技术制备的天线传感器可以广泛应用于结构健康监测等领域。     

Ink Tuning for Direct Ink Writing of Planar Metallic Lattices

316L and Cu-based inks are developed to 3D-printed tetrachiral auxetic structures. The main objectives of the work are to study the effects of powders composition and powder:binder volume ratio on rheological properties and printability of the inks. Following these results, customized Gcode is developed using FullControl Gcode Designer open-source software to 3D print intricate tetrachiral auxetic structures. The results reported in this work show how powder composition (316L versus Cu) has less effect on the inks’ rheological behavior than powder size distribution and powders:binder volume ratio. In terms of rheological parameters, the zero-shear rate viscosity mainly affects the capability of the printed ink to retain its shape after printing, while the yield stress affects the printability. The printed and sintered auxetic structures achieve the intended lattice-geometry design.     

直写成型用悬浮液的设计

直写成型技术是一种新型的三维复杂结构的制备方法。本文综述了直写成型用悬浮液的研究进展: 根据直写成型悬浮液的固化特点, 将之划分为自固化悬浮液和外固化悬浮液; 分析了自固化悬浮液的流变性能要求与设计准则, 综述了典型的自固化悬浮液; 分析了外固化悬浮液的要求与固化方式, 并总结了典型的外固化悬浮液与固化方式; 探讨了直写成型用悬浮液的发展方向。     

Harnessing Photochemical Shrinkage in Direct Laser Writing for Shape Morphing of Polymer Sheets

Structures that change their shape in response to external stimuli unfold possibilities for more efficient and versatile production of 3D objects. Direct laser writing (DLW) is a technique based on two‐photon polymerization that allows the fabrication of microstructures with complex 3D geometries. Here, it is shown that polymerization shrinkage in DLW can be utilized to create structures with locally controllable residual stresses that enable programmable, self‐bending behavior. To demonstrate this concept, planar and 3D‐structured sheets are preprogrammed to evolve into bio‐inspired shapes (lotus flowers and shark skins). The fundamental mechanisms that control the self‐bending behavior are identified and tested with microscale experiments. Based on the findings, an analytical model is introduced to quantitatively predict bending curvatures of the fabricated sheets. The proposed method enables simple fabrication of objects with complex geometries and precisely controllable shape morphing potential, while drastically reducing the required fabrication times for producing 3D, hierarchical microstructures over large areas in the order of square centimeters.