混合飛秒雷射3D微/納加工

2021-01-08 江蘇雷射產業創新聯盟

下文章來源於IJEM ，作者Editorial Office，江蘇雷射聯盟轉載

文章連結：

Koji Sugioka. Hybrid femtosecond laser three-dimensional micro-and nanoprocessing: a review. International Journal of Extreme Manufacturing, Volume 1, Number 1.

簡介

目前雷射作為各種材料加工合成的必要工具而被廣泛應用，其中超快雷射（飛秒雷射和皮秒雷射）常用來實現低環境負荷、高品質、高效率的材料製備。基於超快雷射，已成功研發的技術包括：3D微/納米製造技術、大縱橫比加工技術、新型材料合成技術等，這些技術已經應用在生物晶片及高功能光子、電子微/納米器件製造中。

在這些技術中，本文對3D微/納米製造技術進行介紹。飛秒雷射具有極高峰值強度和超短脈衝寬度，可誘導雷射波長下透明材料的非線性多光子吸收；更重要的是，透明材料中的飛秒雷射束聚焦可將非線性相互作用限制在聚焦體積之內，從而實現3D微/納米製造；這一3D製造能力可提供3種不同的加工製造策略：非變形製造、減材製造和增材製造；此外，通過不同策略的混合可以創造出複雜程度極高的3D結構並提升結構的功能。混合飛秒雷射3D微/納加工技術為材料加工打開了一扇新的大門。

作者

Koji Sugioka 理化學研究所，日本

Koji Sugioka教授為日本理化學研究所先進光子中心(RIKEN-SIOM)聯合研究部門的負責人，先後擔任東京電機大學、東京理科大學、京都大學客座教授；作為創始人，發起雷射精密微細加工國際研討會(International Symposium on Laser Precision Microfabrication, LPM)，並擔任美國雷射學會（LIA）、日本雷射加工學會(JLPS)和日本雷射技術學會（JLST）理事會成員，國際光電子與雷射工程學會（IAPLE）理事會委員，SPIE、OSA和IAPLE會員。Koji Sugioka教授作為超快雷射加工技術的領軍人物，在雷射摻雜、雷射刻蝕、雷射表面改性、雷射誘導選擇性金屬化、透明材料微細加工、真空紫外雷射加工、雷射表面納米結構和三維微/納加工等領域享譽國際。近年來，在Light: Science&Applications, Applied physics reviews等國際知名期刊上，發表論文200多篇，其中20篇為特邀論文；擔任Journal of the Laser Micro/Nanoengineering (JLMN) 主編。

來源： International Journal of Extreme Manufacturing

相關焦點

  • 高深寬比無裂紋微結構之飛秒雷射製造
    江蘇雷射聯盟導讀：來自新加坡國立大學的Minghui Hong研究團隊，採用飛秒雷射在藍寶石上實現了高深寬比、無裂紋的微結構製造。提出一種用於提高雷射加工透明材料的吸收能力的優化策略；精確的控制雷射輻射的臨界通量，避免了裂紋的形成，在藍寶石上實現了無錐度、高深寬比的微結構製備；可以在透明材料上實現不同顯微結構的製造。
  • 飛秒雷射做仿生，要的就是細緻活
    在這裡我們介紹的一種有效方法是飛秒雷射加工仿生微納結構。飛秒雷射微納加工具有加工精度高、靈活性好、可控性強、材料加工範圍廣泛等優點，已成為構建可控三維微納結構的有效方法。通過一步加工的方式可以在各種材料表面直接創建各種微納米級的分層結構。近年來飛秒雷射在仿生微納米結構的可控制造領域也受到了越來越多的關注與研究。
  • 飛秒雷射和準分子雷射的區別
    「飛秒雷射」這個名詞，對於了解近視手術的朋友都不陌生了，但是，眼科門診中還是會遇到這樣的提問，「飛秒雷射是否術後就沒有疼痛感了？」「是不是飛秒雷射能達到2.0？要不然怎麼那麼貴？」其實，這都是對飛秒雷射和準分子雷射不了解所致。
  • 極端製造 | 雷射加工文章合集|光學|納米|雷射束|微納_網易訂閱
    02　　混合飛秒雷射 3D 微/納加工　　Hybrid femtosecond laser three-dimensional micro-andnanoprocessing: a review　　Koji Sugioka
  • 我飛秒雷射結合自組裝複合加工技術獲突破
    來源：科技日報科技日報合肥8月13日電 （記者吳長鋒）記者從中國科學技術大學獲悉，該校工程科學學院微納米工程實驗室利用飛秒雷射引導毛細力自組裝複合加工方法中國科學技術大學微納米工程實驗室在飛秒雷射複合加工方面開展了長期的系統性研究。在前期工作中，他們通過將飛秒雷射直寫與毛細力自組裝技術結合，開發了新型的飛秒雷射複合加工方法，實現了複雜多層級聚合物結構的製備，並在微物體操縱、微粒製備、微光學、仿毛細血管微通道製備等多個領域開展了應用研究。
  • 飛秒雷射的「妙手」之下，微光學元件實現功能多樣化
    飛秒雷射加工特點飛秒雷射是脈衝寬度為幾飛秒到幾百飛秒的脈衝雷射，飛秒雷射加工的重要特點是大大減少了熱能向加工區域的擴散刻蝕輔助飛秒雷射工藝主要分為溼法刻蝕輔助飛秒雷射加工和幹法刻蝕輔助飛秒雷射加工兩種。溼法刻蝕輔助飛秒雷射加工微光學元件主要包括三種方法（圖2）：飛秒雷射加工輔助掩膜和無掩模的溼法刻蝕技術、飛秒雷射正置倒置液體輔助加工方式。
  • Interfaces:飛秒雷射3D列印光纖MEMS器件用於氫氣傳感
    深圳大學團隊與合作團隊利用飛秒雷射雙光子聚合3D光刻技術直接在單模光纖端面列印了聚合物微懸臂梁，並通過磁控濺射鍍膜的方式對微懸臂梁上表面進行鍍鈀氫敏修飾，利用飛秒雷射刻蝕的FP腔通過鍍鈀膜可以測量氫氣，但受限於石英材料的剛度大，需要微米厚度的鈀膜來提高靈敏度，這顯著降低了傳感器的響應速度。
  • 飛秒雷射仿生製造人工肌肉骨骼系統
    針對這個難題，清華大學孫洪波教授和吉林大學張永來教授團隊合作報導了飛秒雷射程序化加工人工肌肉骨骼系統，其中以相對剛性的光敏聚合物SU-8為骨架結構，以柔軟的pH響應牛血清白蛋白(BSA)為智能肌肉。這一思想具體是通過在微流控晶片的輔助下利用飛秒雷射原位加工這兩種光敏材料來實現的，如圖1所示展示了一種pH響應型蜘蛛微納機器人製備流程和實驗結果。
  • ​光學精密工程 | 飛秒雷射雙光子聚合方法加工圖案化微透鏡及其...
    實驗結果表明，使用飛秒雷射雙光子聚合加工可以實現靈活可控的3D圖案化微透鏡結構的加工，採用加工功率為7 mW，曝光時間為2 ms，掃描xy步距為0.5 μm，z步距為0.8~1.5 μm，不僅保證了微透鏡結構表面光滑，而且實現了微透鏡的快速加工。該技術在加工光學超材料、光學微器件、集成光學器件等方面具有廣闊的應用前景。
  • 飛秒、全飛秒、準分子雷射手術有什麼區別
    從上世紀八九十年代，雷射近視手術進入中國以來，大致經歷了三個發展階段：準分子雷射、飛秒雷射術和全飛秒雷射。　　準分子雷射近視手術於上世紀80年代出現，是相對傳統的近視手術方式。手術時，醫生會用微型角膜刀在角膜切一個微型圓弧，將它掀起，然後醫生再用準分子雷射來「打薄」角膜基質，切削掉一定的角膜厚度後，醫生再將掀起的角膜瓣覆蓋回去。
  • 納秒雷射、皮秒雷射、飛秒雷射,你分得清嗎?
    大家對雷射加工並不陌生，但你對經常能聽到的納秒雷射、皮秒雷射、飛秒雷射等，你是否能分得清呢？▌ 我們先來搞清楚時間單位換算1ms (毫秒)=0.001秒=10-3秒1μs (微秒)=0.000001=10-6秒1ns (納秒)=0.0000000001秒=10-9秒1ps (皮秒)=0.0000000000001秒=10-12秒1fs (飛秒)=0.000000000000001秒=10-15秒搞清楚了時間單位，我們就知道了飛秒雷射是一種極其超短脈衝的雷射加工
  • 昆明飛秒雷射近視手術多少錢
    核心提示：全飛秒近視手術是目前先進的近視手術方式之一，目前，全球僅有德國蔡司的全飛秒雷射系統可以應用於全飛秒雷射手術之中。全飛秒手術無需製作角膜瓣，由德國蔡司全飛秒雷射系統一步完成，無需再聯合準分子雷射參與。
  • 飛秒雷射微加工技術
    孔加工在1mm厚的不鏽鋼薄片上，飛秒雷射進行了具有深孔邊緣清晰、表面乾淨等特點的納米級深孔加工；在金屬薄膜上，鈦寶石飛秒雷射加工製備出了微納米級陣列孔，孔徑最小達2.5um，孔直徑在2.5~10um間可調，最小間距可達10um，很容易實現10-50um間距調整。2.
  • 林順潮眼科醫院:都是雷射近視手術,為什麼全飛秒與半飛秒的價格不...
    同樣是雷射近視手術，為什麼全飛秒和半飛秒的價格相差那麼大，全飛秒這麼貴?　　相信很多朋友看到這樣的價格差，腦海裡一定蹦出過這樣的疑問：「是不是全飛秒比半飛秒術後效果好，所以貴?」　　那麼，我們就來一探究竟。　　全飛秒是半飛秒改良革新後的雷射手術方式　　半飛秒雷射手術原理是先用飛秒雷射掃描製作角膜瓣，掀開角膜瓣之後，再由準分子雷射氣化切削角膜基質，最後完成視力矯正。
  • 飛秒雷射製備FBG有何技術及應用優勢？
    01FBG飛秒雷射刻寫方法由於飛秒雷射脈衝極短，空間長度僅在數十微米，對雙光束幹涉裝置穩定性要求極高，因此常用的FBG飛秒雷射刻寫方法主要包括相位掩模板法和直寫法兩種。2）飛秒雷射直寫法飛秒雷射直寫法是利用顯微物鏡將飛秒雷射聚焦在光纖內部，通過光纖的精密移動逐一寫出FBG的每一個周期結構。其研究過程主要從點到線，再到面的一個過程。
  • 青島自貿雷射掌握五大飛秒核心技術，能幹什麼？
    答案之一是飛秒雷射。與傳統機械加工採用刀具和電火花相比，飛秒雷射能大幅度提升加工精度，同時飛秒雷射加工是「冷雷射」，熱效應極小，適用於薄膜、柔性等材料的精細加工。青島自貿雷射有限公司總經理邴召榮認為，飛秒雷射推動精密加工行業進入了光時代，未來將引領製造業的變革。手握飛秒雷射種子源和光晶片的青島自貿雷射，正在參與並試圖引領這場變革。
  • 昆明眼科醫院全飛秒雷射手術費用多少
    核心提示：昆明全飛秒雷射近視眼手術的價格是多少呢？隨著醫療技術的不斷發展，如今的近視眼手術已經非常成熟，很多近視患者選擇手術治療近視，目的是通過近視手術實現自己「摘鏡」的願望。 　　昆明眼科醫院全飛秒雷射手術費用　　昆明眼科醫院引進德國蔡司全飛秒SIMLE3.0新一代近視手術，將為廣大高度近視患者朋友帶來又一福音，更多的近視朋友將享受到全飛秒小切口、微創、無瓣的獨特優勢！重新獲得明亮的清晰視界。
  • 武漢愛爾「七年7000例飛秒雷射白內障手術成果發布會」
    10月30日,武漢大學附屬愛爾眼科醫院(武漢愛爾眼科醫院湖北總院)舉辦的「國際同步 煥晶定製」七年7000例飛秒雷射白內障手術成果發布會在武漢友誼國際大酒店圓滿落幕。據悉,自2013年起,武漢大學附屬愛爾眼科醫院在華中地區開展飛秒雷射白內障手術,標誌著白內障手術進入微創、安全、精準、無刀時代,至今已完成7000餘例飛秒雷射白內障手術,術後視力在0.8以上的佔總手術量4/5以上。這也標誌著人們對白內障手術的需求不僅僅是看得見,更是看得清、看得舒適。
  • 茗視佳眼科醫院:全飛秒、半飛秒、準分子雷射手術你知道多少?
    從上世紀八九十年代，雷射近視手術經過多年發展，目前主要有三大手術方式：全雷射、半飛秒雷射、全飛秒雷射。該手術先採用微型角膜板層刀製作一帶蒂的板層角膜瓣，翻轉角膜瓣，再用準分子雷射切削角膜基質床，最后角膜瓣復位。但由於角膜板層刀制瓣可出現碎瓣、紐扣瓣、游離瓣等不良情況，現採用飛秒雷射製作角膜瓣，使制瓣更安全、更精確。制瓣後仍用準分子雷射切削角膜基質矯正屈光度。我們簡稱該手術方式為半飛秒雷射。
  • 昆明全飛秒雷射治療近視醫院排行榜
    核心提示：全飛秒通俗地說是一把定位準確的雷射刀，按照患者的近視度數，設定切割角膜的厚度，然後用雷射透過角膜的表層，在內層切割出一個凸透鏡的形狀，然後在角膜的上方開一個2毫米以下的小切口，通過這個口子，將雷射雕刻好的角膜透鏡片取出，達到矯正近視的目的。