双光子激光微纳加工系统

基于双光子吸收效应,属于三阶非线性光学过程。系统发射的高能量密度飞秒激光脉冲聚焦于光敏材料时,在焦点处光强极高,材料中的分子或原子可同时吸收两个光子,从基态跃迁至激发态。处于激发态的分子引发一系列化学反应,如光聚合、光交联等,使光敏材料在焦点处发生固化或其他物理化学变化。而在焦点以外区域,光强不足以产生双光子吸收,材料不会发生反应,由此实现对材料的高精度、高分辨率三维微纳加工。

双光子加工系统由飞秒激光器、高速高精度扫描系统、三维动态聚焦加工模块、实时共焦显微成像系统、纳米级多轴运动平台及全流程智能化控制软件构成。其核心技术基于超快激光与材料相互作用的非线性光学效应:通过高频、高能量密度脉冲激光的时空聚焦,诱导材料发生双光子吸收效应。该效应因非线性阈值特性被严格限制于焦点区域亚波长量级的空间局域性内,从而实现突破光学衍射极限的三维增材制造。系统可在光敏材料中直接成型具有亚微米级特征尺寸的复杂三维结构。

典型应用覆盖:

微纳光子学器件研发(超构表面、光子晶体、拓扑光场调控元件)

微机电系统(MEMS/NEMS)与微执行器精密加工

片上集成光学系统构建(波导、耦合器、光栅阵列)

生物医学微器件制造(仿生微流控芯片、细胞支架、生物传感界面)

跨尺度功能材料结构化(金属/聚合物复合微结构、梯度折射率器件)