激光微细加工技术以其特有的高精度二维和三维微加工优势,及在微电子、计算机、光通信、生物医学等高技术领域的潜在应用,已经成为人们的研究重点。过去十年里,国内外科学家利用激光微加工技术,已经成功地制作出二维或三维微/纳米结构和器件,如光子晶体、弹簧和齿轮等。近年来,为了提高微结构或器件的功能性,扩大其使用范围,特别是希望通过赋予适合激光微加工的材料的功能化,来达到改善微结构的性能,如光、电、磁等,人们正在努力研究适合于激光微加工的功能化材料和制备方法。本论文的研究目的是研究适合于激光微加工的聚合物纳米复合材料的制备方法,并将其应用到激光微加工中,制备出聚合物纳米复合材料的功能性微结构图形,为微/纳尺度功能性器件的制备提供新的方法。本论文由六章组成,各章具体内容如下:第一章:本章详细介绍了相关研究背景,对包括纳米复合材料的制备方法和性质、光聚合、双光子聚合、双光子微加工制作微结构的原理、微结构的功能与用途等进行了综述。在此基础上,分析了目前双光子微加工所面临的问题,阐述了本论文的研究目的和意义。第二章:本章针对激光加工特点重点论述了聚合物纳米复合材料的制备方法,提出了适用于激光加工的聚合物纳米复合材料的制备方法。特别对利用光聚合技术制备的聚合物微结构中原位合成半导体纳米粒子的基本原理与途径进行了深入的讨论。本章为整个论文的研究工作提供了基本研究思路和工作方向。第三章:本章重点对第二章提出的适用于激光加工的聚合物纳米复合材料的制备方法进行了实验验证,研究了利用原位合成法制备硫化镉纳米复合材料的各种影响因素。本章综合运用各种表征手段,研究了光刻胶组成与光聚合速率的关系、含镉离子聚合物的硫化时间对硫化镉纳米粒子合成的影响,对聚合物中硫化镉纳米粒子含量、晶型、尺寸及荧光等特性进行了表征。本章的研究结果表明,利用原位生成的方法,成功制备了硫化镉—聚合物纳米复合材料。本章的研究工作为第二章所提出的聚合物纳米材料原位合成原理与方法提供了实验证据,为第五章的聚合物纳米复合材料的激光微结构制备提供了材料制备的基础。第四章:本章针对聚合物中原位合成硫化镉纳米粒子的尺寸控制,重点研究了以通过控制聚合物网络及微胶束中镉离子数量,来调节聚合物中硫化镉纳米尺寸的原理及方法。通过光刻胶中的交联剂加入量的控制,成功地实现了2～8nm范围内硫化镉粒子尺寸的控制。同时,通过改变甲基丙烯酸镉的浓度,在交联剂含量不变的条件下,实现了微胶束中镉离子数量的控制。上述硫化镉—聚合物纳米复合材料表现出明显的量子尺寸效应,紫外光照射下,实现了其荧光发光波长从450nm到550nm的调控。第五章:本章讨论聚合物纳米复合材料的激光微加工和微结构性能。研究以不同种类的硫化镉纳米复合材料为基体材料,来进行激光微加工制作,主要涉及三个方面的内容。一是,利用单光子四光束干涉技术,制备出不同形状微结构,并研究其微加工条件和微结构的性质;二是,充分运用双光子微加工技术,制备不同形状的三维微结构如微米尺度的手等,并研究其光学性质;三是,利用激光微加工技术制备了光子晶体,研究了材料和晶格常数改变,对光子晶体带隙的影响。研究结果表明,通过原位合成方法获得的聚合物纳米复合材料光子晶体可以提高聚合物光子晶体的光子带隙效应。第六章:本章对本论文的研究工作和结果进行了总结。