关键词： 激光加工表征   微纳加工   原位表征   泵浦-探测成像   超快成像  

摘要： 近年来，随着激光加工技术在微纳米尺度材料和器件上的广泛应用，面向激光加工的表征技术研究为深入理解激光与材料的相互作用、优化加工工艺、提升加工质量提供了重要支持，已广泛应用于微纳光电器件制造、生物医学材料处理等领域。然而，随着加工精度的提高和应用范围的扩展，如何对激光加工的微纳结构进行原位、快速、实时的表征成为一个关键技术挑战。本综述介绍了当前主要的用于激光微纳加工的原位表征技术，并归纳为几何量原位表征、超高时空分辨原位表征两大类。在几何量原位表征中，扫描电子显微镜、结构光三维成像等技术被广泛应用于表面形貌和微观结构的高分辨率成像，对激光加工后的微纳结构进行快速原位表征。超高时空分辨原位表征包括泵浦-探测成像和单脉冲超快成像等，通过皮秒至飞秒级的时间分辨率，可以观察材料在激光加工中的瞬态演变过程，揭示微观结构和材料性能的变化，为深入理解激光与材料的相互作用提供重要支持。最后总结全文，对未来激光加工的原位表征技术发展方向提出展望。

关键词： 贺信精神   课程思政   微纳加工   芯片制造   教学改革  

摘要： 微纳加工技术课程的教学内容与我国当前所面临的高端芯片制造“卡脖子”技术密切相连。2020年以来该课程将习近平总书记贺信精神融入课程思政教学设计,通过寓德于教、寓哲于教、寓念于教和寓新于教的“四位一体”方式,引导学生树立坚定理想信念,厚植爱国主义情怀,提升品德修养,激发远大志向。该文列举多个典型案例,经过教学改革基本实现知识传授、价值引领和情怀根植三方面的有机统一,期待该教学设计及经验分享为全国各高校电子封装专业的课程思政教学改革提供借鉴。

关键词： 激光光学   飞秒激光   微纳加工   双光子聚合  

摘要： 随着微纳加工技术在各领域的广泛应用,飞秒激光加工因其独特的优势,特别是在制备小尺寸、高精度以及真三维结构方面的卓越表现,而备受瞩目。本文首先对飞秒激光双光子聚合的加工原理进行了深入探讨,重点包括双光子非线性吸收和阈值效应。随后,介绍了光场调制技术,该技术能够将单一焦点转化为多焦点阵列、面光场或体光场,从而实现对特定结构的快速曝光,为复杂耗时结构的加工提供灵活高效的解决方案。接着,详细阐述了飞秒激光加工在微机器人、微光学器件、手性光学以及生物医学等多个领域的应用。这些案例展示了飞秒激光加工技术的广泛适用性,以及在推动相关领域发展方面所起到的重要作用。最后,对目前超快激光加工所面临的挑战进行了分析,并对未来的发展趋势进行了展望。

关键词： 微纳加工   课程思政   教学案例   课程改革  

摘要： 将专业课与思想政治理论课有机结合,实现课程思政教育是对高校专业课教育提出的新要求。文章通过分析“微纳加工技术”课程的授课内容,对课程中蕴含的思政元素及所承载的思想政治教育功能进行了深入挖掘,根据不同的教学单元课程内容特点和内涵,分别融合了科学素养、爱国情怀、工匠精神、创新意识等方面的思政元素,并设计了完整的课程思政案例,以期为其他课程的课程思政案例设计提供参考。

关键词： 微纳加工   热电偶   快响应   冗余   柔性  

摘要： 针对燃气轮机温度检测高温热电偶存在的热容大、响应时间慢、无法表贴安装等诸多技术问题,利用陶瓷微纳加工技术制造出50μm厚度的柔性芯片基底,经薄膜工艺形成冗余结构的铂铑10-铂热电偶电极,通过“三明治”封装形成全陶瓷密封型热电偶,开展微纳陶瓷基高温热电偶性能与功能试验。试验表明,所设计的微纳陶瓷基高温热电偶具有快响应特点,能实现在圆滑表面进行柔性表贴安装,在0~1 000℃温度范围内,热电偶输出灵敏度与二级标准铂铑10-铂热电偶比对,偏差在±0.3%,90%响应时间优于0.1 s,热电偶具有良好的高温稳定性。

关键词： 微纳加工   四位一体   人才培养  

摘要： 先进制造业的发展对我国产业升级转型具有重要意义,为适应该领域技术和产业的人才需求,亟需加强相关专业人才的培养。针对目前“微纳加工技术”课程教学模式、评价体系存在的问题,结合“微纳加工技术”多学科交叉、实践性强的特点,提出理论结合仿真、实验融合实践“四位一体”多层次、立体化教学模式,为微纳加工教学的发展和变革做出探索,为微纳电子领域应用创新型人才培养提供参考。

关键词： 激光光学   飞秒激光   微纳加工   双光子聚合  

摘要： 随着微纳加工技术在各领域的广泛应用，飞秒激光加工因其独特的优势，特别是在制备小尺寸、高精度以及真三维结构方面的卓越表现，而备受瞩目。本文首先对飞秒激光双光子聚合的加工原理进行了深入探讨，重点包括双光子非线性吸收和阈值效应。随后，介绍了光场调制技术，该技术能够将单一焦点转化为多焦点阵列、面光场或体光场，从而实现对特定结构的快速曝光，为复杂耗时结构的加工提供灵活高效的解决方案。接着，详细阐述了飞秒激光加工在微机器人、微光学器件、手性光学以及生物医学等多个领域的应用。这些案例展示了飞秒激光加工技术的广泛适用性，以及在推动相关领域发展方面所起到的重要作用。最后，对目前超快激光加工所面临的挑战进行了分析，并对未来的发展趋势进行了展望。

关键词： 飞秒激光微纳加工   纳米光栅   光学晶体   增强抗反射  

摘要： 在过去的几十年中,从表面改性到三维打印再到纳米结构加工,飞秒激光微纳加工技术在精度、效率和创新性等方面为固体加工领域带来了一场前所未有的革命性变革。飞秒激光超短脉冲宽度意味着能量可以在极短时间内传递给材料,从而减少热影响区域,降低加工过程中的材料变形和损伤风险,这使得飞秒激光微纳加工技术成为处理各种复杂材料的理想选择。飞秒激光诱导周期性表面结构(LIPSS)是利用飞秒激光单步扫描产生的亚微米量级的周期性波纹结构。该结构具有偏振依赖性、腐蚀选择性、可擦除重写等独特性质,且加工效率高、材料适用性广,在过去十年中得到了广泛关注,已成为调控材料表面光学,机械和化学等特性的有效手段。然而,飞秒激光与材料相互作用诱导周期性表面结构的机理尚未明确,需要通过实验和仿真模拟等手段进一步研究,寻找更加精确的理论模型来解释这一现象,为其在更广泛领域的应用奠定基础。 本论文中,我们利用飞秒激光微纳加工技术在Nd:LGGG晶体表面产生了多种类型的微纳结构,并对微纳结构的形成机理制和演变过程进行深入研究。实验研究结果表明,飞秒激光诱导的周期性表面纳米光栅结构的形成仅限于相对较窄的参数窗口,并且随着参数的改变,这种结构进一步演变成由激光烧蚀的微槽和底部纳米光栅构成的复合结构。实验研究和数值模拟证明了表面等离子体激元的激发在纳米光栅结构的形成中起到了关键作用。此外,微纳结构演变和纳米光栅周期对加工参数的依赖性主要归因于激光诱导纳米光栅和微米沟槽的反馈机制。我们基于凹槽底部纳米光栅结构提出了一种新的方法来制备具有正交双周期的二维表面。与传统的由一维纳米光栅构成的表面结构相比,这种二维双周期表面结构在较长波段范围内(紫外-近红外)都具有偏振敏感的增强抗反射性。

关键词： 纳米压印   多阶衍射透镜   紫外压印   微纳加工   消色差  

摘要： 随着现代科学技术的发展,光谱探测器在传感、通讯、环境监测、安保以及生化检测等方面得到了广泛应用,目前市场上的设备普遍工作波段位于250nm-1750nm,如光电吊舱等,其面临的问题是波段调节困难且难于实现紫外-近红外的宽光谱相应。宽光谱探测的实现方法主要可以分为两个方面,一是通过微纳光学器件中的团簇嵌套结构实现超表面对波段的调控,二是通过多阶衍射透镜实现宽光谱范围内高质量消色差成像。典型的微纳加工技术主要有光刻、电子束直写、聚焦离子束刻蚀等,虽然精度高,但是效率低。目前,已有研究对多阶衍射透镜制备的最大口径不到15mm,团簇嵌套结构仅停留在仿真阶段。本文将制备口径50mm的多阶衍射透镜制备和口径1mm的团簇嵌套结构。 首先,本文介绍了现有的微纳制造技术发展现状,以及国内外的多阶衍射透镜结构以及团簇嵌套结构的制作情况。本文对主流的纳米压印技术进行了对比,并选择了以热压印与紫外压印相结合的方式作为本次项目的制备方法。 其次,本文通过建立多阶衍射透镜结构和团簇嵌套结构的仿真模型,分析了两者的光学特性以及误差对结果的影响。平面多阶衍射透镜在400-1100nm波段范围内具有良好的聚焦性能。团簇嵌套结构具备明显的能量聚集效应。 最终本文分别针对多阶衍射透镜与团簇嵌套微纳结构两种难以加工的复合结构,采用纳米压印技术,设立控制变量试验研究了制备流程中的旋涂工艺,分别研究了旋涂时的低转速、高转速对薄膜厚度的以及薄膜均匀性的影响。研究了匀胶时产生边缘效应的原因,给出了胶体烘干方案,减少了边缘效应对匀胶的影响。分别对多阶衍射透镜和团簇嵌套结构设立正交实验,研究压印压力,接触速度,充型时间、紫外曝光时间等工艺参数对制备结果精度的影响。总结出适合于生产的制备工艺参数,利用扫描电镜检测制备结果。最终成功制备出实际值与设计值误差率小于5%,口径为50mm,深宽比为2:1的多阶衍射透镜结构。并利用电子束直写技术制备出了误差范围小于10%的团簇嵌套结构。本文提出的这种低成本高效率的制备方案,有望实现微纳复合结构的批量化生产,对拓展微纳复合结构的应用领域具有重要意义。