本文關鍵詞：基于飛秒激光直寫微光學元件的設計與制備研究　出處：《吉林大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展,體積小型化、模塊集成化、功能多樣化、性能穩(wěn)定化與功耗低量化幾乎成為所有儀器設備和功能器件的發(fā)展方向。以此為契機誕生的微光學系統(tǒng)在理論上相對完善,微光學元器件展現(xiàn)出傳統(tǒng)宏觀光學元件前所未有的優(yōu)良性能。微光學的發(fā)展不僅拓寬了光學領域的研究范圍,使儀器設備的小型化、集成化成為可能,還給微細加工領域提出了更高的要求。目前主流的微納加工技術有光學曝光、電子束曝光、納米壓印、刻蝕技術與激光加工技術。其中飛秒激光直寫技術憑借其超越衍射極限的加工精度和穿透表面的真三維加工能力與其他微加工手段形成鮮明的技術互補。飛秒激光直寫技術應用于微光學元器件的制備已有20多年的歷史。本論文以飛秒激光加工技術為基礎,設計并制備了多種尺度的功能化微光學元器件。主要包括的微光學元器件有:(一)折射型微光學元器件:針對邊發(fā)射半導體激光器的發(fā)光特點設計并制備了關于光軸非對稱的整形微透鏡。將激光器的快/慢軸發(fā)散角分別從60°和9°減小到6.9 mrad和32.3 mrad。制備了變焦微透鏡陣列,該元器件獨特的光學功能有望在消場曲、3D實時顯示、三維并行加工中發(fā)揮重要作用。(二)衍射型微光學元器件:在鈮酸鋰內部,通過激光誘導折射率改變的方法制備了掩埋型螺旋波帶片。該元器件在復雜外界環(huán)境中保有穩(wěn)定的光學性能。在藍寶石晶體內制作了大尺寸消球差波帶片。定量表征了該器件的球差特性并與同尺寸球面鏡和非球面鏡進行比較。制作了折射/衍射混合結構產生渦旋光場,大大簡化了渦旋光產生系統(tǒng)的復雜度。(三)微腔激光器:制備了定向單模懸空微腔激光器。提出通過簡單圓孔修飾的方法實現(xiàn)微腔激光器性能的提升。本文以飛秒激直寫技術為基礎、以功能化微光學元器件的制備為導向,在微光學元器件的設計、制備、表征等方面做了深入的研究。從脆弱的有機物到堅硬的光學材料,從表面加工到內部誘導折射率改變,從定性展示到定量表征,本工作為飛秒激光制備微光學元器件面向商品化研究做了大量的技術積累和理論支持。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN256;TN249

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本文編號：1335812