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本文研究了金纳米棒的局域表面等离子体共振效应在双光子聚合过程中的作用,即当激发光与金纳米棒表面等离子体共振波长相匹配时,会在金纳米棒表面产生很强的局域电磁场,从而引发双光子聚合.通过采用与金纳米棒表面等离子体共振波长相同的飞秒激光,在低于光刻胶聚合阈值的功率下照射含有金纳米棒的光刻胶,制备聚合物包覆金纳米棒的纳米复合材料.透射电子显微镜结果表明,当飞秒激光功率为0.6W、光斑直径为1.6 cm、照射时间为0.3s时,金纳米棒表面成功聚合上厚度为5 nm左右的聚合物.本研究在制备聚合物/金属纳米粒子方面提供了一种简单可行的方法,有望在纳米光子学、纳米传感器等新兴领域得到应用.

关键词: 金纳米棒 , 飞秒激光 , 双光子聚合 , 金属/聚合物纳米复合材料

双光子微纳加工技术结合化学镀工艺制备三维金属微弹簧结构

贾雁鹏 , 郑美玲 , 董贤子 , 赵震声 , 段宣明

影像科学与光化学 doi:10.7517/j.issn.1674-0475.2014.06.542

利用飞秒激光双光子微纳加工技术与化学镀工艺制备了三维金属微弹簧结构.采用扫描电子显微镜(SEM)及选区电子能谱(EDS)对镀层进行了表征,当化学镀时间为15 min时,所得到的镀层厚度约为130 nm.对不同电镀时间下获得的镀层电阻率进行了测定,实验结果表明,当电镀时间为35 min时得到的镀层电阻率约为80×10-9 Ω·m,仅为银块体材料电阻率16×10-9 Ω·m的5倍.利用这种方法,我们制备了总长度为28.75 μm、周期为2.93 μm的悬空金属弹簧结构,其中弹簧圈数为9圈,直径为6 μm,弹簧线分辨率为1.17 μm.文中所述的将双光子微纳加工技术与化学镀技术相结合的方法可以实现任意三维微金属结构与器件的制备,在微光学器件、微机电系统(MEMS)及微传感器等领域有着广泛的应用前景.

关键词: 双光子微纳加工技术 , 化学镀 , 三维金属微纳米结构

多光子纳米加工中激光扫描条件对金属微纳结构的影响

靳伟 , 董贤子 , 赵震声 , 段宣明

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.12.013

研究了飞秒激光多光子还原制备银微纳结构技术中激光扫描条件对金属微纳结构与形貌的影响.结果表明:增加激光扫描点间距d可获得较小线宽,延长曝光时间t使线条变宽,增加扫描次数N可使金属微纳结构表面银纳米粒子熔融凝固成较大尺寸颗粒及块状物.

关键词: 多光子纳米加工 , 多光子光化学还原 , 金属微纳结构

变换光学的物理原理和前沿进展

张永亮 , 董贤子 , 段宣明 , 赵震声

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2014.04.001

变换光学基于麦克斯韦方程的形式不变性,可以任意地控制电磁场达到需要的空间分布,是最近光学及电子工程领域的热门研究方向.从历史发展的角度回顾了变换光学概念的产生历程,简要介绍变换光学的基本物理原理,并结合光学隐身、光学幻觉和波导工程等现代光学工程试验总结了在当前科学和工程领域中的代表性应用.介绍近期变换光学新概念框架的进展以及在声学、热学、量子波领域中应用的拓展,讨论变换光学未来理论和工程方面的发展方向.

关键词: 变换光学 , 微分几何 , 隐身

可见光波段飞秒激光双光子微纳加工

陈述 , 郑美玲 , 董贤子 , 段宣明 , 赵震声

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2014.04.012

基于矢量衍射理论,计算了多个可见光波段激光经紧聚焦后在焦点附近的双光子点扩散函数.计算结果表明,双光子吸收效应的作用区域随着波长的减小而减小.采用多个可见光波段飞秒激光光源进行了双光子光聚合加工,并对加工分辨率和加工阈值进行了分析.实验结果表明,在每个激光波长条件下,降低光子流密度能够提高加工分辨率;随着加工波长的减小,双光子跃迁过程逐渐满足近共振跃迁条件,双光子吸收几率逐渐增大,双光子加工的阈值逐渐降低.

关键词: 激光技术 , 分辨率 , 双光子加工 , 聚合阈值