国内外激光精密加工的应用现状

激光精密打孔随着技术的进步，传统的打孔方法在许多场合已不能满足需求。例如在坚硬的碳化钨合金上加工直径为几十微米的小孔：在硬而脆的红、蓝宝石上加工几百微米直径的深孔等，用常规的机械加工方法无法实现。而激光束的瞬时功率密度高达108W／cm^2，可在短时间内将材料加热到熔点或沸点，在上述材料上实现打孔。与电子束、电解、电火花、和机械打孔相比，激光打孔质量好、重复精度高、通用性强、效率高、成本低及综合技术经济效益显著。国外在激光精密打孔已经达到很高的水平。     

生物刻蚀金属制作微小三维结构

生物去除法是利用微生物代谢过程中一些复杂的生化反应来达到去除多余材料，加工出其它微细加工方法不能加工出的微小结构。阐述了用氧化亚铁硫杆菌作为生物氧化剂，刻蚀以铜及铜合金为材料的基片表面，得到精细三维结构的原理和方法，并总结了这种新型加工方法的一些优缺点。为了改善生物刻蚀的三维结构的质量，在提高其加工精度及生物加工机理方面正进行着更深入的研究。     

激光材料加工

非反应式材料热加工为进行局部加工,把激光聚焦到材料表面上(图1a)。在进行较大面积加工时,是用非聚焦的激光或借助柱面透镜产生一线斑相对于基片运动(图1b)。激光加工的典型横向尺寸由约1微米至几微米。材料表面结构变化的深度由几十埃到几微米。     

超微细加工技术的动向

随着微细加工技术的发展,可制作直径为几千微米的齿轮之类的结构部件或者将其组合成亚毫米尺寸的执行元件以及传感器,并且正在实现将其系统化的微机械.要实现微机械,不仅需要传统的机械结构材料,而且需要Si之类的包括半导体材料     

一维AIN纳米结构制备进展

采用CVD、碳纳米管模板法等方法已经制成了纳米线、纳米管等多种结构；同时研制成功多种一维纳米结构的降列。用CVD方法合成的AlN纳米线直径为几十纳米、纳米线长度可以达到几十微米；用碳纳米管模板法可以控制AlN纳米线的直径。同时，AlN纳米线也已经在场致发射的研究领域得到应用。综述了AlN一维纳米结构材料的制备方法，分析研究了AlN一维纳米结构的合成反应机理和材料特性。     

亚微米尺度高速电光调制器的研究进展

基于SOI（silicon on insulator）材料的亚微米尺度电光调制器成为了研究Si光电子学的重点。评述了亚微米尺度下SOI脊型光波导实现单模条件、偏振无关、低耦合损耗的技术要求,分析并比较了几种基于不同光学结构和电学结构的电光调制器的原理和特性,讨论了达到高速电光调制的方式。     

微型结构的高精密定位

微系统工程中的现代定位系统,不仅反映在它的机械精度.注意力应当特别放到与复杂系统相连接的电子学系统的通信能力.在激光微细材料加工中,激光脉冲序列必须与基板的定位保持同步.微系统工程有许多特殊要求,最明显的一个例子就是产生电波用的波导.可以通过在适当材料基质(如氧化硅)去除材料的办法,制成微型结构的波导,其深度与宽度约从几微米到几百微米,其纵向延伸与变化受基质的限制.通过对这种波导的几何形状的确     

聚合物乳液有序膜模板及微孔材料的FE-SEM观察

单分散聚合物乳液中的乳胶微粒具有基本相同的粒径以及表面物理与化学性质。在一定条件下，单分散聚合物乳液可以形成胶体晶结构。当去除乳液中的介质时，规则排列的乳胶微粒可以形成正六边形或四方形密堆积结构，即所谓有序膜结构。利用该结构作为模板可以制备纳米或微米级有序微孔材料。这种有序膜及微孔材料在化学、化工、生物和医学等领域中具有广泛的应用前景。     

多孔玻璃微锥阵列超快激光加工工艺研究（特邀）

采用脉宽为8 ps的超快激光器,结合高速相机原位观测,研究了超快激光作用G5级多孔玻璃过程中的材料去除行为。研究结果表明：在超快激光作用下,多孔玻璃材料出现剥离去除现象,加工过程中有大量粒径为几十微米的颗粒飞溅,材料去除效率约为K9玻璃的16.2倍。分析了扫描策略和加工余量对多孔玻璃微锥阵列形貌特征的影响,实现了高一致性和大锥顶锐度微锥阵列加工,平均锥顶尺寸达到20μm。组装后的电喷雾推力器能够在3 kV电压下获得单个发射极90μN的推力。     

一维AlN纳米结构制备进展

采用CVD、碳纳米管模板法等方法已经制成了纳米线、纳米管等多种结构;同时研制成功多种一维纳米结构的阵列。用CVD方法合成的AlN纳米线直径为几十纳米、纳米线长度可以达到几十微米;用碳纳米管模板法可以控制AlN纳米线的直径。同时,AlN纳米线也已经在场致发射的研究领域得到应用。综述了AlN一维纳米结构材料的制备方法,分析研究了AlN一维纳米结构的合成反应机理和材料特性。     

阳极氧化法制备氧化铝纳米线

将Al片在较高的电压下进行阳极氧化,制备了氧化铝纳米线。其形成机制主要是多孔氧化铝膜生长的同时,其微结构单元阵列在薄膜应力作用下沿薄壁处破裂,从而生成了氧化铝纳米线。扫描电镜和透射电镜观测表明,所得产物结构外形基本一致,呈凹柱面正三棱柱形,表观直径约30～300nm,长度为几微米至数十微米。采用BET法对产物的比表面积进行测量,实验值为5.8×104m2/kg,接近于理论计算值6.2×104m2/kg。实验表明,这种氧化铝一维纳米结构材料对超小Ag和CdS纳米颗粒具有较强的吸附能力,对很难用传统的过滤和离心沉淀法去除的超小纳米颗粒(直径小于10nm)也能做到有效吸附,有望成为超级吸附与过滤材料。     

以激光冲击硬化合金

在美国国家科学基金会的许可下,巴特尔-哥伦布实验室正在研究用激光来加强材料。钢、铝和钛的冲击硬化是通过把一个1.06微米高能激光束在金属表面聚焦达到的。光束迅速将金属加热,并将材料迅速汽化几微米的厚度。迅速汽化所给予材料的动量把一个冲击波送向材料,在材料的微观结构上产生内部缺陷。这些缺陷有助于金属硬化和加强。     

脉冲激光MEMS加工技术

阐述了脉冲激光微加工技术及其在微机电系统(MEMS)加工中的应用。脉冲激光微加工技术能够制作出三维微型结构并具有微米／亚微米加工精度，且适用于多种材料，与传统的微细加工技术如光刻、刻蚀、体硅和面硅加工技术等相比具有其独到之处。进一步阐述了基于激光烧蚀的脉冲激光直接微加工技术、激光-LIGA技术、激光辅助沉积与刻蚀技术以及MEMS的激光辅助操控及装配技术。     

发展半导体的生力军———电子材料技术

现代科技发展迅速，芯片厂商已开发出低于０２５微米结构，电子材料因此成为半导体工业发展的重要基础。过去，半导体产品的改进主要依赖设备制造商提供，现在材料供应商将掌握生产低于０２５微米（尤其０１８微米或少于０１８微米）的命脉，对于先进半导体生产技...     

染料棱镜环形激光器比较研究

研究了几种类型闪光灯和N2激光泵浦的棱镜染料环形激光器的工作特性。观察了达整个可见谱区的调谐范围，带宽从0.6亳微米至0.03微微米。闪光灯泵浦的装置在高输入能量下多模运转时，输出功率高达150千瓦，单模运转时输出功率为2千瓦，输出达到衍射极限，波长在若丹明6G的光谱范围内。     

微细切削加工

微系统必须是由不同材料加工而成的微米级的结构。切削加工方法(如磨削、铣或钻)与蚀刻工艺相比,有更大的灵活性,适用于小批量生产,加工的速度快,可加工的形状多样化。     

用小型准分子激光器制造微型零件

众所周知，世界正在变小。人们正开始把电话机放在口袋里，把计算机拉在手臂下。汽车正在快速发展微小传感器和微小调速控制器。人们正用微型器械和植入物修复眼睛、膝盖和心脏。这种微型化革命正点燃对用于微制造的新设备需求的扩大。微型元件和微型化系统的制造需有能对所用材料在甚小空间尺度进行成形、测量和标记的手段。传统机械操作都是用研磨机、车床、卡现、雕刻机等进行的，当形状尺寸大于几百微米时，类似设备都可解决大多数要求。但当孔径、槽宽、特性高度和类似形状尺寸小于这个范围时，光学手段可能是几种有生命力的选择之一。…     

用于微细圆弧加工的激光刻录机

声盘、视及光的亚微米圆弧线一般通过激光刻录机光刻制造，本文结合我国开发的用于磁盘伺服图形录写的激光刻录机，从机械结构、光路系统及计算机控制系统等方面，对其进行了研究分析。     

用真空蒸发法精确制造非球面

为了得到3～5和10～13微米波段的高性能红外系统,熟练地掌握生产方法经济地制造高精度非球面是很重要的。本文介绍了这个方法的研究结果。首先从一个很接近于所需要面形的球面开始,用真空蒸发法淀积材料。在旋转透镜和蒸发源之间,放置一至几个特定形状的挡板,确定出非球面的弯曲面形。可以把小于50微米厚的材料加到球面上,其制造精度可达0.1微米。     

利用折射方法挑选和测量激光微球靶

用作激光靶的空心玻璃微球或塑料微球，其直径从几微米至几百微米。理想上微球应当是没有缺陷的、球形的，而且其壁厚是均匀的。可以从市场上购买一大批材料合适的、直径和壁厚在要求范围内的微球，然后从其中进行挑选。这种挑选过程要求采用实用的无损坏测试技术，首先，对大量的样品进行迅速的观察，找出较少的微球，它们所具有的对称性足以保证进行进一步测试，其次，精确地确定球对称性、大小、壁厚的均匀性以及氘氚的含量。