【摘 要】
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飞秒激光双光子微纳加工具有真三维加工能力和亚微米分辨率等技术特点,在微机电系统(MEMS)领域受到越来越广泛的重视。然而,随着MEMS技术的飞速发展,传统的飞秒激光串行加工方式
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飞秒激光双光子微纳加工具有真三维加工能力和亚微米分辨率等技术特点,在微机电系统(MEMS)领域受到越来越广泛的重视。然而,随着MEMS技术的飞速发展,传统的飞秒激光串行加工方式因其效率低、灵活性差、实时控制性弱等缺点,无法满足现代MEMS批量加工的要求。因此,如何设计出高效、灵活、可控的飞秒激光并行微纳加工技术已成亟待解决的问题。本论文在现有飞秒激光微纳加工系统的基础上提出了新的并行加工方法并搭建了相应的光路;同时设计了一套飞秒激光并行存储光学系统,并进行了仿真研究。
本文的主要研究内容如下:
首先,配合现有的微纳加工设备,提出一种新的加工扫描策略,据此开发了一套新型加工软件,可以实现三维实体造型、扫描路径生成以及加工控制等一系列功能。
其次,在现有串行加工光路基础上,利用硅基液晶(LCOS)器件作为空间光调制器提出了两种实现双光子并行加工方法:一是基于傅里叶全息图的并行加工方法;另外一个是基于菲涅尔衍射的并行加工方法。并分别对两种光路进行了理论分析和实验搭建,给出了初步的实验结果。
最后,设计了一种基于数字微镜器件和微透镜阵列的飞秒激光并行存储光学系统,并利用ZEMAX和MATLAB对该系统进行了仿真建模。该系统数字微镜器件作为空间光调制器,对入射飞秒激光进行调制,并利用设计好的微透镜阵列对调制后光束进行分束聚焦,从而产生可控的多焦点阵列,实现并行光存储。
这些工作将为研究项目的顺利完成和该领域研究工作的深入发展打下了良好的基础。
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