之江实验室谭德志&浙江大学邱建荣合作提出冷热精密可控超快激光直写技术
发布时间：2021-08-11
创新点：一般认为超快激光加工是冷加工，能实现热效应可以忽略的克服光的衍射极限的超精细加工。之江实验室PI谭德志博士与浙江大学邱建荣教授课题组提出了冷热精密可控的超快激光直写技术，并应用于各种功能微纳结构与器件三维加工和制造，为超快激光与物质相互作用带来了全新的理念，大大拓展了超快激光微纳加工的领域和范围。
关键词：Laser & Photonics Reviews，超快激光直写，冷热精密可控，三维加工，之江实验室&浙江大学
激光制造是“中国制造2025”重要组成部分，也是实现中国制造走向中国智造及解决“卡脖子”问题的重要技术手段。提出新的激光与物质相互作用机制，开拓新的激光制造调控技术对推动激光制造的发展与应用具有重要意义。超快激光具有非常窄的脉冲宽度（一般10-11秒~10-14秒），经过物镜聚焦之后，其峰值功率密度甚至可达1015 W/cm2以上。因此，超快激光可以在材料内部诱导产生多种的多光子吸收效应，目前已被广泛用于激光与物质相互作用研究、材料三维加工以及激光智能制造等领域。
由于超快激光的脉冲宽度非常窄，所以一般认为超快激光与物质相互作用产生的热效应很小，可以忽略不计，将超快激光微纳加工视为冷加工。热效应小也一直被认为是超快激光加工最重要的特点，是与长脉冲激光（ 比如纳秒激光）加工最大的区别。近年来，浙江大学邱建荣教授团队发现，热效应在超快激光加工和制造过程中起着非常重要的作用，甚至可以赋予超快激光直写技术以全新的设计和理念。
基于最新的研究成果，之江实验室PI谭德志博士与浙江大学邱建荣教授课题组合作提出了冷热精密可控超快激光直写机制，并将其应用于在玻璃内部各种功能微纳结构与器件加工和制造。在最新合作发表于Laser Photonics Rev.的论文中，作者揭示了热效应控制在超快激光直写中的至关重要的作用，详细阐述了超快激光与物质相互作用过程中热效应产生的原理与过程，系统梳理了热效应调控技术。作者的分析表明热效应的精密操控可以让超快激光与物质相互作用时产生新的现象；为超快激光诱导玻璃局部折射率变化、元素分布调控、晶体析出以及自组织结构的形成等带来新的调控技术。作者也讨论了基于热效用控制的超快激光直写技术在光波导器件、光存储、非线性光学、玻璃焊接等领域的应用。最后，针对冷热精密可控的超快激光直写技术未来的发展与应用，作者也提出了新的挑战，并指出了新的发展方向。
论文第一作者为之江实验室PI谭德志博士，通讯作者为谭德志博士与浙江大学邱建荣教授。
来源：AdvancedScienceNews
