[发明专利]大面积二维金属光子晶体结构的飞秒激光直写制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞秒激光在金属材料表面大面积直写制备亚微米量级二维周期结构的方法和加工装置，其中利用了在空间上共线传输、时间上延迟可变的交叉线偏振双脉冲飞秒激光通过平凸柱透镜聚焦来实现。这种方法和加工装置属于超快激光应用与微纳米加工领域，未来可能在新型金属纳米光子器件的设计、制备等方面具有重要潜在应用。

背景技术

随着纳米科技的发展，设计与制备各种微型尺寸结构与器件已经成为人们广泛关注的研究工作，改善和提高纳米结构制备技术的效率也成为重要的挑战。目前微纳米结构的制作存在多种方法如：腐蚀技术、沉积技术、光刻技术、探针工艺、自组装技术、纳米压印技术、电化学微加工技术和快速光成形技术等【SubmicrometerresolutionYablonovitetemplatesfabricatedbyx-raylithography,AppliedPhysicsLetters,2000,77(6):770-772；Fabricationofthree-dimensionalperiodicmicrostructuresbymeansoftwo-photonpolymerization.AppliedPhysicsB,1998,67(6):765-767；Formationoffree-standingmicropyramidalcolloidalcrystalsgrownonsiliconsubstrate,AppliedPhysicsLetters,2003,82(24):4283-4285.】。相对于上述传统的制备方法，激光直写技术不需要太多繁杂工序和精密设备(例如：化学试剂、微探针、模具和曝光等)，特别是飞秒激光具有超高峰值功率和超短脉宽的独特优点，它经透镜聚焦后可以获得超高的聚焦功率密度，并能够在超短时间内将光能量传递给加工物质，从而达到高精度、无损伤的超精细加工效果。与传统的微纳米制备技术相比较，飞秒激光直写技术在微纳米结构的加工与制备方面以其可控性强，操作简单灵活、高效率、成本低和精度高等优点受到科研工作人员的广泛关注，并已逐步发展成为当前激光、光电子和工程技术领域内的前沿研究方向。目前，研究人员利用飞秒激光在金属、半导体、聚合物和透明电介质等多种类型的材料表面成功实现了微米、亚微米甚至纳米尺度上的制作并对其功能特性进行了有效调控。