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oe1(光电查) - 科学论文

10 条数据
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  • 通过双光子吸收诱导聚合实现纳米加工中的系统性λ/21分辨率

    摘要： 基于树脂中双光子吸收的光聚合技术，已被公认为实现亚衍射极限分辨率三维微/纳结构制造的关键技术之一。本研究聚焦于利用我们开发的系统化纳米加工工艺，通过波长780纳米的飞秒激光提升空间分辨率。我们通过制备甲基丙烯酸甲酯单体光刻胶中的聚合体素、纳米线及悬浮纳米纤维，探讨了激光强度、曝光时间和扫描速度等影响空间分辨率的因素。结果表明，该技术实现了约36纳米（相当于λ/21）的分辨率。使用我们定制的设备可稳定制备三维微结构。

    关键词： 体素、分辨率、双光子聚合、微/纳结构、飞秒激光、悬浮聚合纤维

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 基于双光子聚合的大规模制造中激光焦点位置与姿态误差的建模与分析

    摘要： 激光焦点位置与姿态误差会显著影响双光子聚合微结构的加工质量与功能特性，尤其在大面积加工时更为明显。虽然压电平台、扫描振镜等超精密定位装置可大幅降低此类误差，但在采用大行程直线平台（多数情况下的必备工具）进行大规模制造时，这些误差仍不可忽视。本研究通过齐次变换矩阵揭示并建模了大行程定位平台几何误差与激光焦点位置及姿态的关联关系，通过灵敏度分析找出影响焦点位置与姿态的关键误差项，并在机床构建阶段予以补偿。研究在毫米级（1 mm × 1 mm）微流控结构加工中开展了概念验证实验，采用光学轮廓仪测量其表面形貌，结果显示被测表面算术平均高度（Sa）与均方根高度（Sq）均小于100 nm，最大高度（Sz）小于500 nm。补偿后的机床在大连续区域内展现出高精度加工性能。本研究可为光学系统光路元件合理布局或大范围激光加工设备的误差补偿提供参考依据。

    关键词： 激光束传输、位置与姿态误差、误差分析、大规模制造、双光子聚合

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [2019年IEEE欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 提高三维结构双光子聚合制造速度以研究细胞相互作用

    摘要： 将细胞研究和组织工程从二维平台拓展至能模拟其自然环境的三维体系，需要能够制造大体积且特征尺寸低至数微米的支架的成型方法。双光子聚合（TPP）作为一种直写技术，可制备具有亚波长特征的自由曲面三维结构，因此非常适合用于细胞迁移和组织工程的模板制造。我们通过衍射光学元件（DOE）将一束飞秒激光分成九束子光束，实现了三维周期性结构制备速度提升九倍。这种并行化方法保持了制备质量，每束子光束用于构建形成周期性图案的基础结构。我们采用生物相容性SZ2080聚合物制备了两种三维设计，其中结构间距与子光束间距精确匹配。两种结构阵列均由3×3图案组成（每个图案含9个独立结构），覆盖450×450微米区域。第一种设计包含独立结构与视?。‵OV）间的无支撑互联结构；第二种设计则增加了稳定这些互联结构的支撑部件。第一种设计中各视场内基础结构相似性高，但不同视场接缝处存在间隙导致整体周期性图案断裂——这源于聚合物材料在显影及后续干燥过程中的收缩，与视场间超过150微米的载物台大跨度移动有关。第二种设计通过在单体素薄壁结构间增设支撑解决了该问题，最终未出现间隙且结构接缝错位小于100纳米。我们进一步将HeLa细胞在两种支架上培养24小时研究细胞亲和性，发现细胞均附着于周期性设计的壁面与转角区域，并能沿单个壁面结构充分伸展。研究表明，并行化制备技术有望使TPP成为大体积周期性三维结构的高效制造方法。

    关键词： 双光子聚合、细胞相互作用研究、制造速度、衍射光学元件、三维结构

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 飞秒激光制备三维模板用于人工复眼的大规模生产

    摘要： 复眼是一种独特的光学成像系统，由众多独立的光敏单元（小眼）构成。研究人员已尝试通过先进的3D纳米技术制造人工复眼。其中，飞秒激光直写（FsLDW）技术因其卓越的3D可设计性和高精度制造能力成为有效策略。然而，该技术的逐点扫描过程导致制造效率极低，限制了实际应用。为解决这一问题，我们提出一种利用FsLDW制备的光聚合物模板实现3D人工复眼高效量产的方法。所得3D SU-8复眼模板可多次（超过50次）复制聚二甲基硅氧烷（PDMS）复眼，效率显著提升（较逐点FsLDW直接制造效率提高近20倍）。PDMS复制品展现出良好的聚焦与成像性能。该方法有望推动3D人工复眼的规?；?，并促进其未来实际应用。

    关键词： 双光子聚合，复眼，PDMS浇铸，飞秒激光

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [IEEE 2019年第20届国际固态传感器、执行器与微系统会议暨第33届欧洲传感器会议（TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXXIII） - 德国柏林（2019年6月23日-27日）] 2019年第20届国际固态传感器、执行器与微系统会议暨第33届欧洲传感器会议（TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXXIII） - 一种在封闭微腔内实现直接激光写入静电执行器元件的工艺

    摘要： 首次展示了一种通过双光子聚合（2PP）技术制造并集成于封闭微腔中的静电执行器。该微腔由涂覆派瑞林-C的硼硅酸盐玻璃与硅晶圆通过晶圆键合实现封闭，其中派瑞林-C同时起到电绝缘作用。该执行器由外径260微米的独立式可移动平台构成，通过锥形弹簧支撑并实现电连接，可作为微流控阀门使用。这种创新的晶圆级制造工艺实现了：对3D结构高度达76微米的含2PP结构晶圆进行可移动部件的电连接与静电驱动，以及金属化图案的制备。此外，该工艺还能键合含有限耐温能力的金属化2PP结构的硅晶圆与硼硅酸盐玻璃晶圆，在MEMS领域具有广泛应用潜力。

    关键词： 增材制造，3D执行器，派瑞林-C键合，直接激光写入，双光子聚合，主动式微阀

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 双光子聚合技术：研究3D打印拓扑结构诱导干细胞命运的工具

    摘要： 已知几何拓扑结构会影响细胞向特定表型的分化，但迄今为止，可用于研究这些相互作用的特征范围及易于制备的基底类型仍较为有限。本研究采用新兴的双光子聚合技术，通过打印不同特征尺寸的拓扑图案来探究其对细胞分化的影响。该技术能快速制造出特征分辨率良好（适用于小于3微米的形状）的拓扑表面。人诱导多能干细胞附着于这些基底或无图案对照基底一周后，会表达一系列遗传标记物，表明其正向来自所有三个胚层的多能祖细胞异质群体分化。与拓扑光滑对照相比，小尺寸特征（1.6微米）促进外胚层分化，而大尺寸特征（8微米）则抑制自我更新。本研究表明双光子聚合技术具有通过调控基底相互作用来研究和控制干细胞命运的潜力。通过这种方式定制和战略性设计生物材料，可实现体外和体内更精准高效地生成或维持目标表型。

    关键词： 诱导多能干细胞、分化、基底形貌、3D打印、双光子聚合

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 微型哑铃——光镊的多功能工具

    摘要： 利用光学镊子操控微米和纳米级物体是一项虽仍在发展但已相当成熟的技术。虽然许多物体可以直接通过聚焦激光束捕获，但在某些应用中更倾向于使用镊子操作的间接操控工具。我们介绍了一种由全息光学镊子操控的简易多功能微型工具。这个采用双光子激光三维光刻技术制造的40微米长哑铃形工具，两端配有用于高效光学捕获的微珠，其中一端带有探测尖刺。我们以流体粘度测量和振动检测为例，展示了其潜在应用。

    关键词： 直接激光写入、三维光刻、光学镊子、粘度、双光子聚合、微型工具、光学捕获

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 光驱动阿基米德螺旋微泵的旋转效率

    摘要： 在本研究中，我们表征了光驱动阿基米德螺旋的旋转效率。采用双光子聚合技术制备了微米级阿基米德螺旋。被光镊捕获的自由漂浮螺旋沿激光照射方向排列并自发旋转。我们先前的研究已探讨了螺距和叶片数量的影响。本文进一步研究了叶片厚度及螺旋中心杆的作用。实验结果表明：叶片厚度有助于提升旋转稳定性但对转速无影响；中心杆能稳定旋转螺旋但不利于提高转速。最后通过实验证明了光镊数值孔径（NA）的影响——其与旋转速度成反比。

    关键词： 双光子聚合、微型泵、光学扭矩、阿基米德螺旋、光学镊子

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 利用计算机硬盘开发光学束快门

    摘要： 本工作展示了利用计算机硬盘开发光学快门的过程。该设备的电流控制采用脉宽调制技术——通过调节数字信号的脉冲宽度来改变电流/电压水平。这种控制方式旨在最小化设备功耗，从而延长其使用寿命。控制电路的核心单元是Arduino Uno——一种低成本且易于编程的微控制器板卡，广泛用作电子原型开发平台。作为应用实例，我们展示了该光学快门在双光子聚合微加工系统中的使用情况，其中它发挥着重要作用。

    关键词： 光学快门、Arduino Uno、脉宽调制、双光子聚合

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • [IEEE 2018年第20届透明光网络国际会议（ICTON）- 布加勒斯特（2018年7月1日-2018年7月5日）] 2018年第20届透明光网络国际会议（ICTON）- 用于微流控和微针的双光子聚合制备三维光子结构

    摘要： 通过双光子聚合技术（即将飞秒激光聚焦于含有光引发剂的液态丙烯酸酯基树脂中），可在透明基底上制备出具有多种几何形态（如线条、光栅、木堆结构或点阵）的聚合物微纳结构。这些微结构还可用于模拟自然界中的特殊形貌，以实现可控润湿或液体传输。类似结构亦可集成于微流控器件通道中，从而调控内部流体输送。初步实验中，我们成功制备出装饰有微结构的微针，这种结构能促进水性液体向针尖定向传输。

    关键词： 双光子聚合、定向流体传输、微针、微流控技术、光子结构

    更新于2025-09-04 15:30:14