飛秒激光微加工技術將成為新一代光電器件的製造技術

光通信的高速率、大容量和寬帶寬的發展方向，要求光電器件的高度集成化。而集成化的前提是光電器件的微型化。因此，光電器件的微型化是當前光通信領域研究的前沿和熱點。近年來，相比傳(chuan) 統的光電技術，飛秒激光微加工技術將成為(wei) 新一代光電器件的製造技術。國內(nei) 外學者在光波導的製備技術等諸多方麵進行了有益的探索，取得了很大的進展。

　　(1) 光波導的製備　光波導易於(yu) 和光纖通信係統耦合且損耗小，在頻域中呈現出豐(feng) 富的傳(chuan) 輸特性，成為(wei) 光纖器件的研究熱點。與(yu) 離子注入法和熱擴散型離子交換法等目前常用的製作方法相比，飛秒激光製作波導在室溫環境下進行，過程簡單，波導結構在高溫時仍能保持良好的質量和穩定性。美國學者用飛秒激光製備的增益光波導長1 cm，可產(chan) 生3 dB / cm的信號增益 。大阪大學的Watanabe W 等用85 fs、重複頻率1 kHz、單脈衝(chong) 能量1.5μJ的鈦藍寶石激光製作的多模幹涉波導陣列 ，實現了高階模輸出。目前，利用計算機精密控製飛秒激光加工平台，可以在材料內(nei) 部的任意位置製得任意形狀的二維、三維或單模光波導。

　　(2) 光柵的製備　光柵在光通訊、色散補償(chang) 、光纖傳(chuan) 感等領域中發揮著不可替代的作用。光產(chan) 業(ye) 的發展，對光柵提出了更高的要求： ①不同幾何形狀排列，如六角陣列光柵； ②在光纖內(nei) 部刻劃，如Bragg (布拉格)光纖光柵。傳(chuan) 統加工方法工序繁雜、製作的光柵穩定性差、壽命短。而飛秒激光微加工克服了這些缺點，永久性改變折射率，改變量高達0.05 ，實現直接刻劃，順應了現代光柵微型化和多樣化的發展趨勢。Mihailov S等人采用鈦寶石飛秒激光在摻鍺通信光纖纖芯上獲得的反射Bragg光柵，具有折射率調製範圍廣，溫度穩定性高的特點 。

　　(3) 光子晶體(ti) 的製備　光子禁帶和光子局域是光子晶體(ti) 的兩(liang) 大特征，使其極有可能取代大多數傳(chuan) 統的光學產(chan) 品。但是微米甚至亞(ya) 微米級三維複雜光子晶體(ti) 的製備技術是急需解決(jue) 的關(guan) 鍵問題。飛秒激光雙光子聚合法靈活，加工精度高，是製備光子晶體(ti) 的理想選擇。Sun H B等人采用飛秒激光製出任意晶格的光子晶體(ti) ，它能單獨地為(wei) 單個(ge) 原子選址 。Serbin J 等人采用飛秒激光雙光子聚合得到結構尺寸小於(yu) 200 nm，周期為(wei) 450 nm的三維微結構和光子晶體(ti) 。MarkusDeubel采用飛秒激光直接掃描法製出應用於(yu) 無線電通信的三維光子晶體(ti) 。國內(nei) 的戴起勳等製出杆、層間距均5μm，共4層，分辨率為(wei) 1.1μm的層狀木堆型光子晶體(ti) (4) 光存儲(chu) 　使用高分辨率存儲(chu) 材料無疑會(hui) 增加記錄密度，而采用超短激光進行亞(ya) 微米級操作會(hui) 得到更好的效果。飛秒激光多光子吸收作用引起材料的永久性光致還原現象，為(wei) 超高密度三維立體(ti) 光存儲(chu) 提供了一個(ge) 全新的思路，存儲(chu) 密度可達～10^13 bits/ cm3 。其特點： ①快速的數據讀、寫(xie) 、擦寫(xie) 、重寫(xie) ； ②並行數據隨機存取； ③相鄰數據位層間串擾小； ④存儲(chu) 介質成本低。飛秒激光三維立體(ti) 光存儲(chu) 技術成為(wei) 當前海量存儲(chu) 技術發展的一個(ge) 新研究方向。

　　(5) 微通道的製備　聚合物力學性能好，具有生物相容性，而且飛秒激光光束幾乎可以毫無衰減地到達透明材料內(nei) 部的聚焦點，入射激光唯有在該點位置才能獲得較高的功率密度，發生非線性多光子吸收和電離，實現材料內(nei) 任意部位三維微結構的直寫(xie) 。采用150 fs鈦藍寶石脈衝(chong) 激光在聚甲基丙烯酸甲脂( Poly-methylMethacrylate：PMMA)內(nei) 製備出最小直徑2μm、最長達10 mm的微通道，道壁光滑且沒有裂紋，沒有損壞透明材料表麵，這種微通道將廣泛用於(yu) 生物醫學技術如DNA拉伸、微統計分析係統等。 

本文鏈接：https://www.kjddy.com/Read/34.html 轉載需授權！