三維光子晶體的計算與制備及飛秒激光微加工系統開發(fā)研究.pdf

1、近年來，飛秒激光雙光子微細加工技術和光子晶體的相關研究得到了世界范圍內越來越多科研工作者的重視。本文也在上述領域作了大量的研究工作。 首先，本文自行開發(fā)了飛秒激光雙光子微加工系統，并詳細介紹了該系統的光源和光路組成部分；理論分析了光學聚焦系統對微加工區(qū)域尺寸的影響；之后針對該微加工系統的控制部分，本文自行開發(fā)了一套用于控制掃描振鏡的軟件程序；同時對微加工過程中的失真和補償問題進行了討論。 其次，飛秒激光雙光子微加工利用超

2、短脈沖激光與材料發(fā)生的非線性過程，即雙光子光聚合，結合光斑的三維掃描，從而實現了任意形狀的三維固化成型，分辨率可達納米級。本文討論了雙光子光聚合的原理及其特點，并從理論上推導了其空間分辨率的計算公式；設計了相關的微加工實驗對上述結論進行了驗證，同時給了雙光子微加工的兩個實例。 目前，光子晶體的相關研究取得了令人矚目的進展，光子禁帶結構的理論計算則對光子晶體的實驗制備和應用研究具有重要指導意義。本文詳細推導了光子禁帶的時域有限差分

3、法計算公式，討論了計算過程中的數值穩(wěn)定、數值色散、邊界條件以及激勵源的設置等問題；給出了運用該算法所得到的面心立方和金剛石結構三維光子晶體帶隙結構圖，理論證明了上述二結構光子晶體中分別存在著顯著的非完全和完全光子禁帶效應；由此出發(fā)，本文選取了三維Logpile型結構光子晶體作為后續(xù)制備工作的研究對象。 本文最后采用自行開發(fā)的激光微加工系統以及結合雙光子微加工工藝研究，實驗制備了三維Logpile唧瀧型面心立方結構光子晶體，并借助