关于飞秒近场显微术的研究

简要评述了当前热门研究－飞秒脉冲激光用于近场光学显微镜的研究进展，主要介绍了一种结合飞秒脉冲激光器和近场光学显微镜、具有飞秒时间分辨率和纳米空间分辨率的新型设备，及其在飞秒近场光谱学、超精细修复和加工、微纳米超快开关等多个前沿领域的应用。对可能出现的问题和其发展前景也进行了初步的分析。     

飞秒激光制备仿生功能微纳结构及其应用

自然界中的微纳结构蕴藏着无尽的功能,为材料科学和工程技术的创新与发展带来了新的机遇。受生物体功能表面的启发,针对仿生表面开发出大量新功能,如结构色、超疏水、自清洁、光学性能调控等。飞秒激光制造是一种可以在微米和纳米尺度上精确控制材料结构的加工方式。通过调控飞秒激光加工参数,可以在多种材料体系中实现超越衍射极限的三维加工。飞秒激光直写加工技术的独特之处在于可以实现材料的跨尺度修饰,通过模拟优化,制备更加复杂的微纳结构。综述了利用飞秒激光技术制备仿生功能微纳结构的新进展,展示了该结构在结构色、表面浸润性、光学性能调控等方面的性能。讨论了飞秒激光制备仿生功能表面的应用前景。最后举例说明了激光微纳制造复杂高分辨率结构的新应用。     

超快激光仿生复眼加工研究进展

作为一种典型的微纳光学元件,仿生复眼微视觉系统有机结合了光子学与微纳米技术的前沿科学成果,在机器人视觉导航、无人驾驶、微型飞行器系统等前沿领域具有广阔的应用前景。超快激光加工作为一种先进的制造技术,具有真三维加工、适用多种材料、微纳加工精度等优异特征,已成为制造多级结构仿生复眼视觉系统的理想工具。本文介绍了自然界昆虫复眼的结构特点,阐述和分析了各类型仿生复眼的超快激光加工研究进展,包括平面微透镜阵列、超疏水复眼透镜和大视场复眼透镜,最后分析了超快激光加工技术制备复眼透镜存在的问题和发展趋势,为仿生复眼视觉系统的进一步研究与开发提供有效参考。     

飞秒激光在生物学领域的应用

生物技术与激光技术在20世纪发展迅速。飞秒激光与其他长脉冲激光相比具有以下明显的特征:1)由于能量淀积时间短,在激光加工时,可以实现热效应可以忽略的超精细加工;2)聚焦时焦点附近的光子密度大,可以实现基于高度非线性过程的有空间选择的微观结构操控。因此,飞秒激光问世以来,其优越的特性引起了科学家,包括生物学家的普遍关注。本文综述了飞秒在现代生物学领域中的一些应用,包括基于多光子和二阶以及三阶光学非线性的生物三维成像、研究化学反应和生物学动力学过程、活细胞操纵以及生物材料的微处理和纳米尺度生物结构的切割等。     

飞秒激光双光子聚合加工微纳结构

针对微/纳机电系统（MEMS/NEMS）零部件加工制造难题,研究具有亚衍射极限空间分辨率的飞秒激光双光子聚合加工方法,搭建钛蓝宝石飞秒激光微纳加工系统,对液态聚合物材料进行飞秒激光双光子聚合加工工艺试验研究。结果表明:随着激光功率的降低,单个固化点的尺寸减小,加工分辨率提高;扫描步距减小,所加工工件的表面粗糙度数值减小,但加工效率降低。基于CAD软件设计出微米墙和纳米线构成的三维微纳结构,利用飞秒激光双光子聚合加工得到该三维微纳结构实物,通过优化工艺参数加工出直径小于100 nm的纳米线,从而证明飞秒激光双光子聚合加工方法为微/纳器件的制造提供了一种有效方法。     

透明介质材料的超快激光微纳加工研究进展

透明介质材料具有高透光性、高耐热性和良好的耐腐蚀性,被广泛应用于航空航天、微电子器件和光学元件等领域,这些应用对透明介质材料微纳加工的精度与质量提出了一定的要求。超快激光具有超高的峰值强度与超短的脉冲持续时间,可突破衍射极限并极小化热影响区,具有出色的加工精度与加工质量,为透明介质材料的微纳尺度加工提供了多样化的手段。综述了透明介质材料的超快激光微纳加工研究进展,包括超快激光加工透明介质材料的内部结构、相关机理和应用领域三个方面,并对透明介质材料的超快激光微纳加工进行了总结与展望。     

飞秒激光与材料相互作用中的超快动力学

飞秒激光以其超快超强特性可以实现三维复杂结构的微纳级别精密制造。超快光场与材料相互作用过程中存在大量新现象、新效应和新机制,亟待揭示。本文简要介绍飞秒激光与材料相互作用的基本过程以及飞秒激光泵浦探测技术的发展历程。首先重点阐述了高斯型飞秒激光与材料相互作用超快动力学的研究进展,根据不同的时间尺度分别对相互作用过程中的光子与电子相互作用、电子与晶格相互作用过程、相变,以及等离子体/冲击波喷发等过程的观测与机制分析进行总结;随后针对基于电子动态调控新方法的飞秒激光加工超快动力学进行综述,分析对比了其与传统飞秒激光和材料相互作用超快动力学的差异;最后针对该领域的发展方向进行了展望。     

飞秒激光制备微光学元件及其应用

近年来,微光学元件的制备与应用受到人们的广泛关注。微光学元件体积小、重量轻及制造成本低,并且易于与微机电系统相集成,能够实现普通光学元件难以实现的功能,在光纤通信、信息处理、航空航天、生物医学、激光技术、光计算等领域,突显出重要的应用价值。飞秒激光因其超短的脉冲宽度和超高的瞬时功率,能够实现超高精度的微纳加工,轻松突破衍射极限。飞秒激光加工技术对材料没有选择性,加工过程也非常灵活,可以进行任意复杂结构的加工,丰富了微光学元件的制备种类。飞秒激光还能在现有结构或系统上进行集成加工,极大扩展了微光学元件的应用。简要概述了微光学元件的优点及一些常用的制备方法,同时对飞秒激光加工技术进行了简单概括,对近年来飞秒激光制备各种微光学元件的实验和应用研究进行了综述,最后对微光学元件未来的研究方向进行了预测和展望。     

超快激光精密制造技术的研究与应用

超快激光以其超短的激光脉冲、超高功率密度、较低的烧蚀阈值、加工超精细及可实现冷加工等特点,近年来受到国际学术界和工程界的广泛关注。本文梳理了超快激光精密制造技术的发展历史,综述了超快激光精密制造技术在表面加工及三维加工领域的工艺研究及应用进展,并介绍了超快激光精密制造装备在国内外的研制情况,对今后超快激光精密制造技术研究的发展趋势进行了探讨和展望。     

精细微孔的激光加工的发展简

概述了激光精细加工（孔或线等）的发展与进步。目前,激光加工开始从传统激光加工（红外激光和紫外激光加工）时代走向光纤激光加工和飞秒激光加工时代,由于采用光纤和新软件等技术,提高了激光加工的功率和速度而达到了高生产率;开发了飞秒（10s～15S）脉冲技术,使激光加工去除物质极快而来不及发生热扩散,因此不会发生激光脉冲冲击而带来的问题与缺陷,可达到精美的加工效果。     

飞秒激光加工低维纳米材料及应用

飞秒激光具有脉宽超短、瞬时功率密度超高、非线性加工的特点,对低维纳米材料的制备和加工有着独特的优势,且具有广泛的材料适应性,能够方便快捷地针对需要精确靶向定位和图案化加工的纳米材料做出加工策略。本文综述了飞秒激光对低维纳米材料的制备加工和改性的研究现状,介绍了时空整形飞秒脉冲激光方法下制备的功能性量子点、纳米线、二维薄膜材料,和这些材料在化学催化、生物化学检测、生物相容性及电子器件等领域的应用,分析讨论了激光液相烧蚀制备纳米材料和集成化器件加工当前所面临的挑战和今后的研究重点。     

基于激光加工的平面型微型超级电容器

随着便携式可穿戴电子产品的快速发展,亟需开发小型化柔性新能源储能器件与之匹配。平面型微型超级电容器(MSC)因具有功率密度高、循环寿命长、易于集成等特点,在微型储能器件中备受关注。在多种构建微型超级电容器的方法中,激光处理是一种便捷高效、可快速集成化的加工手段。鉴于此,综述了激光加工平面型微型超级电容器的研究进展,包括激光辅助构建微型储能器件的方式、典型的激光加工的平面型微型超级电容器及其电极材料,材料包括石墨烯类、MXene类、金属氧化物类、聚合物类以及金属有机框架(MOF)类等。同时,对激光加工微型超级电容器未来的发展趋势和面临的挑战进行了展望。     

飞秒激光在金属微加工中的应用

作为一种新型的减材加工技术,飞秒激光在材料微加工中具有独特优势.介绍了飞秒激光加工的机理,分析了飞秒激光加工效率和加工质量的影响因素,阐述了飞秒激光加工工艺参量及表面质量的预测方法,对飞秒激光与增材制造的结合应用作了展望.飞秒激光加工的效率与精度影响因素众多,要真正在金属加工领域精准大规模应用这一精细技术,尚需对飞秒激...     

掺Yb3+双包层光纤激光器的研究进展

光纤激光器以其独特的优势得到快速发展,其应用范围已经扩展到工业加工、国防军事、医疗等领域。综述了连续、脉冲掺Yb3+双包层光纤激光器的国内外研究进展,介绍了利用能承受高功率的合束器、光纤光栅的全光纤激光器,利用种子光主振荡光纤放大技术产生高光束质量、高平均功率、高峰值功率的脉冲光纤激光器。分析了影响光纤激光器功率提高的因素,如光纤的损伤、非线性性效应、热效应。最后,对掺Yb3+双包层光纤激光器的发展前景进行了展望。     

飞秒激光微孔加工发展综述

随着飞秒激光器的成熟,飞秒激光的应用越来越广泛。由于飞秒激光独特的属性,在微孔加工中具有明显的优势。本文介绍了飞秒激光与材料之间的相互作用机理、飞秒激光打孔的理论研究发展、打孔方式的研究以及各种飞秒激光加工参数的探索。总结了目前发展遇到的问题,未来的发展趋势并提出自己的观点。     

LD泵浦的高重复频率全固态飞秒激光器（特邀）

GHz飞秒激光器相比于传统的百MHz飞秒激光器,其频域中相邻纵模的间隔更大、可分辨率更高,相同光谱范围内纵模密度更小,每个纵模分得的平均功率相对更高,在梳齿可分辨光谱学、直接频率梳光谱学、光学任意波形产生以及天文摄谱仪校准等诸多领域有着更重要的应用价值。文中从GHz飞秒脉冲的产生方案出发,着重对激光二极管泵浦的GHz重复频率全固态飞秒激光的产生方案以及相应的技术挑战进行了详细介绍,然后重点综述了国际上基于SESAM被动锁模以及克尔透镜锁模全固态GHz飞秒激光器的研究进展,并结合笔者所在课题组取得的初步研究结果对全固态GHz重复频率飞秒激光器的应用价值以及笔者所在课题组的研究目标进行了展望。     

极低时间抖动的飞秒激光技术（特邀）

飞秒激光器的时间抖动（或定时抖动）是指其输出脉冲的时域位置相对于理想周期信号的短期随机偏差。在毫秒量级的时间尺度上，飞秒激光器的脉冲序列具有严格的一致性，其定时抖动甚至低至阿秒量级。飞秒激光器的这种独特性质及其支持的前沿应用构成了“阿秒时间精度的超快光子学”这一全新的超快研究分支。文中回顾了近年来飞秒激光器定时抖动研究进展、高时间分辨率的定时抖动测量技术、以及不同类型的飞秒激光源能够达到的最低抖动水平。最后介绍了低抖动飞秒激光器在大科学装置同步、高速模数转换、绝对测距、相干脉冲合成等领域的应用。     

紫外飞秒激光的脉宽测量方法

相对于近红外波段的飞秒激光脉冲，紫外波段的飞秒脉冲由于具有单光子能量高、聚焦特性好、电离率高和成丝阈值低等优点，在高功率密度光场的产生、等离子体光物理等领域有着越来越广阔的应用前景，成为激光技术的研究热点。随着紫外飞秒激光技术的发展，传统的脉宽测量方法不能满足需求。指出了紫外飞秒激光脉宽测量研究的主要进展，讨论了目前可用于紫外飞秒激光脉宽的测量方法，主要有双光子荧光测量法、互相关法、简并四波混频法、多光子电离法，介绍了相关测量原理与特点。在此基础上，对紫外飞秒激光脉宽测量技术研究前景进行了展望。     

飞秒激光技术及其新兴相关学科

本文阐述了超快激光发展的几个历史阶段及其内容、特点和研究方向。对当前飞秒激光技术的研究热点、发展方向进行了综述。对与飞秒激光技术相关的几个新兴学科，如：飞秒等离子体物理，飞秒Ｘ射线，飞秒光电子学，飞秒半导体物理和飞秒光谱全息学给予概括评述。