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oe1(光电查) - 科学论文

31 条数据
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  • 利用飞秒激光脉冲对MoS2/聚酰胺静电纺丝纳米纤维膜进行微图案化

    摘要： 对聚合物和复合材料表面进行改性和图案化的能力，在各类生物医学和电子应用中具有重要意义。例如，采用飞秒（fs）激光烧蚀技术对静电纺丝纳米纤维支架进行微图案化处理，可成功制备包括支架在内的复杂聚合物生物医用器件。本研究探究了飞秒激光烧蚀作为柔性便捷方法，用于对二硫化钼（MoS2）修饰的聚酰胺（PA6）静电纺丝纳米纤维进行微图案化。通过扫描电子显微镜和光谱技术，我们研究了激光脉冲能量、扫描速度对电纺复合纳米纤维形貌及辐照区域的影响。结果表明：采用最佳飞秒激光参数时，可在保持纳米纤维本征特性的同时，在电纺纳米纤维膜上形成具有尺寸可控性的微孔结构。经飞秒激光微结构化处理后，MoS2修饰的PA6纳米纤维膜仍保持良好的光致发光特性。本研究成果展示了其在光电器件领域的应用潜力，此外该技术在组织工程等生物医学领域也具有重要应用前景。

    关键词： 飞秒激光、微加工、复合纳米纤维、静电纺丝、二硫化钼

    更新于2025-11-21 11:08:12

  • 易于操作的锥形玻璃毛细管制备方法，用于微滴生成

    摘要： 锥形玻璃毛细管在微滴生成及相关微流控应用（如颗粒合成、数字PCR、微反应器）中具有重要作用。然而其可控生产仍面临挑战——具体而言，以经济成本实现毛细管尖端尺寸的良好重复性控制存在困难，而这对研究团队使用标准微滴至关重要。制备锥形毛细管时，首先通过商用移液管拉制器形成微针几何结构（可获得1-3微米的锐利尖端），这些尖端需通过后续微加工进行扩大和标准化。虽然采用先进拉锻法、砂磨锻压法或断锻法可获得更大尖端，但其均匀性与重复性仍不符合量产要求。本文研究了包括机械与化学加工在内的多种易操作制备方法，其中化学蚀刻法展现出良好的尺寸重复性与稳健控制特性。我们还展示了由化学蚀刻法制成的锥形玻璃毛细管组装的毛细管微滴流控装置，该装置在微滴生成方面表现优异。这种非劳动密集型制备工艺简便直接，可轻松实现工业化大规模生产。

    关键词： 玻璃毛细管、微加工、锥形、液滴生成

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 一种具有高流动均匀性的流体界面，适用于可重复使用的大面积谐振生物传感器

    摘要： 谐振式生物传感器以其高精度和高度微型化著称。然而其制造成本阻碍了它们作为一次性传感器的应用，其商业成功的关键在于能否实现重复使用。因此，传感器所有与流体接触的部件都必须耐受再生过程中使用的不同化学试剂（基于H3PO4、H2SO4的溶液），且不损害传感器特性。本文提出一种能满足这些要求的流体接口，并控制振动区域表面的液体流动均匀性。我们研究了不同的进/出口通道构型，通过基于有限元法(FEM)的数值模拟评估其性能。该接口采用硅湿法化学蚀刻工艺制造，具备可重复使用生物传感器电路所需的所有理想特性。通过玻璃盖板可观察活性表面附近的液体循环，并利用大面积极微粒子图像测速(μPIV)技术实验验证不同设计的有效性，同时与模拟结果进行对比。

    关键词： 微加工、微工程、生物传感器、流体接口、平面流

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 聚对二甲苯C微机电系统微加工技术及注意事项

    摘要： 聚对二甲苯C是一种极具前景的材料，可用于构建柔性、生物相容且耐腐蚀的微机电系统（MEMS）器件。从历史上看，由于聚对二甲苯C具有优异的阻隔性能和生物相容性，它一直被用作医疗植入物（如支架和起搏器）的封装材料。过去几十年间，将平面微加工工艺适配于薄膜聚对二甲苯C，促使其成为MEMS及其他微电子器件的绝缘体、结构材料和衬底材料。然而，在微加工过程中以及与液体接触使用时（尤其是对于柔性薄膜电子设备），聚对二甲苯C会带来独特的挑战。特别是，聚对二甲苯C的柔韧性和低热预算要求对源自硅基MEMS的加工技术进行改进，而且聚对二甲苯-聚对二甲苯界面及聚对二甲苯-金属界面的粘附性差，会导致器件在潮湿环境中长期使用时出现故障。在此，我们详细探讨了聚对二甲苯C固有的优势与挑战，并分享了我们在开发薄膜聚对二甲苯MEMS器件方面的经验。

    关键词： 微机电系统、派瑞林、微加工

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 基于光束整形技术的飞秒激光超分辨加工机理与实验研究

    摘要： 通过飞秒激光双光子直写模式，可依据预设轨迹在聚合物材料内部逐点扫描制备三维微固体。加工过程中，焦点光斑的形状与强度分布会因部分加工参数改变，进而影响加工精度与表面质量。基于菲涅尔衍射理论和焦点光斑强度分布函数，我们模拟了光斑形状，并从理论与数值模拟两方面分析了影响光强分布的主要因素。提出通过增设预聚焦透镜来改善光斑不对称形状的整形方法。根据飞秒激光超分辨加工机理，采用四环复合透射率相位板实现超分辨加工的束流整形方案，并基于全局优化算法与遗传算法对该相位板进行优化。通过脉冲激光扫描光致变色材料薄膜、单光子共焦读取光致变色点荧光信号的验证实验表明：光斑分布近似对称且尺寸明显减小，压缩比与理论计算结果基本吻合。因此，通过增设预聚焦透镜和相位板对激光束进行整形可实现超分辨加工。理论与实验研究成果为提升微器件加工精度与表面质量提供了充分依据。

    关键词： 光束整形、飞秒激光、超分辨率、微加工

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • [2018年IEEE第13届纳米/微米工程与分子系统国际年会（NEMS）- 新加坡，新加坡（2018.4.22-2018.4.26）] 2018年IEEE第13届纳米/微米工程与分子系统国际年会（NEMS）- 三维硅微镜的光学耦合

    摘要： 自由空间光耦合被视为影响光学系统性能的重要特性。其中透镜和反射镜等耦合元件有助于克服高斯光束的发散并实现相位匹配。本文重点研究基于高斯光束传播的三维（球面）镜自由空间耦合。我们探讨了光学微机电系统（MEMS）中三维反射镜的设计与制造。耦合效率是任何MEMS电路设计中的关键因素，通过组装光学部件可获得高耦合效率，但这会增加集成难度。本工作报道了一种高耦合效率、单片集成的三维硅微反射镜，该反射镜能够调控在硅衬底平面内传播的高斯光束。文中提出了一种制备三维微反射镜的微加工方法。

    关键词： 微加工、三维硅微镜、光耦合、微机电系统（MEMS）、高斯光束

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 利用激光微加工实现MEMS微观结构的过程开发与表征

    摘要： 本文介绍了利用激光微加工技术在MEMS中实现微观结构的过程开发与表征。激光微加工技术环保、能快速制图，并可避免传统基于光刻的微制造技术中的多步骤流程。本研究聚焦于理解激光束作用于硅晶圆材料时的尺寸特性——微结构即在此制备。矩形可变孔径（RVA-XY）尺寸、脉冲次数、载物台/工作台进给速度和激光能量这四个主要参数对激光烧蚀过程起关键作用。通过AutoCAD或其他CAD软件绘制1厘米长的微通道/线条图案后，再借助激光微加工将该图案转移至硅晶圆。最终采用高倍显微镜（HPM）和触针式轮廓仪作为测量工具，观察分析激光微加工制备的微通道结构的宽度和深度。使用较大尺寸的RVA会导致微通道宽度增大。若改变所有参数值，对微通道深度的影响较小或基本相当。在选择最佳激光烧蚀设置前，还需考虑表面粗糙度测试。

    关键词： 微观结构、微加工、激光、参数

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 飞秒激光直写法制备Nd:YAG晶体中锥形圆形凹陷包层波导

    摘要： 晶体材料凭借其独特的光学特性，是集成紧凑型光子器件的理想基底。飞秒激光直写技术相比其他方法具有显著优势，为几乎在任何透明基底上制造真正的三维（3D）光子器件开辟了道路。凹陷包层波导已被证明是晶体中集成3D光子电路的卓越且多功能的平台。在此，我们展示了一种开发出的技术，用于刻写具有圆形截面的锥形凹陷包层波导以控制模态行为。作为概念验证，我们将该技术应用于Nd:YAG晶体中制造结构，在可见光和近红外范围内高效地将模态行为从高度多模转变为单模，波导半径缩减比高达4:1。我们的成果对波导激光器、频率转换器或连接不同芯径外部器件的连接器等多种器件具有重要意义。

    关键词： 飞秒激光器、晶体电介质、光子器件、微加工、波导

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 合金带电阻的精密激光微调：飞秒激光与纳秒激光的对比研究

    摘要： 激光微调已成为合金电阻精密制造的重要手段，这类电阻广泛应用于电动汽车、电气控制和家用电器领域。本研究对比了飞秒激光与纳秒激光微调的效果。作者发现，激光聚焦高度相对于样品表面的不同会显著改变表面形貌。研究系统分析了两种激光在不同切割长度、切割深度及激光功率条件下的电阻变化规律。实验表明，飞秒激光微调在电阻调节精度上优于纳秒激光。研究人员考察了飞秒激光在焦点位于表面上方、表面正中及下方时产生的周期性波纹结构：当激光焦点正好位于表面时，烧蚀槽底部的低频波纹结构（LFRS）周期约为600-700纳米，而焦点位于表面上方或下方时则变为490-560纳米；高频波纹结构的周期约为100-380纳米，其方向与LFRS垂直。三种聚焦情况下，槽外侧的低频波纹周期均小于槽底部。LFRS周期对激光功率不敏感。在s偏振光方向，飞秒激光引起的电阻值变化范围大于p偏振光方向。

    关键词： 铁铬铝合金电阻器、微加工、飞秒激光微调、纳秒激光微调

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于开源软件控制的低成本三维激光平台在聚合物微结构打印中的实现与评估

    摘要： 开发了一种由开源软件控制的低成本3D光机电平台，其光学分辨率和机械分辨率分别为120微米和10微米，用于制作网格排列的微柱和微方形、微狭缝等衍射光学元件。该平台采用直接激光写入(DLW)和低一阶光子吸收(LOPA)作为制造方案及控制微米级结构开发的物理原理。使用市场上成本最低的激光器之一——中心波长532纳米、功率65毫瓦的激光笔，通过DLW工艺聚合SU8-2050光刻胶。打印过程采用数值孔径分别为0.13和0.25的5倍与10倍显微物镜进行。点扩散函数展示了焦平面附近的几何形变和场强分布（该区域符合德拜-沃尔夫近似），用于对比研究。此外还通过光线追迹模拟演示了光与SU8薄膜的相互作用，以及离焦条件如何对最终打印微图案尺寸产生关键影响。最后展示了两个光学衍射元件及其在夫琅禾费衍射区的衍射图样。

    关键词： 低一光子吸收、微加工、直接激光写入、光学衍射

    更新于2025-09-19 17:13:59