一、纳焦飞秒激光在有机材料表面刻划微结构光栅的研究（论文文献综述）
王慧鑫[1]（2020）在《仿生高效剪切结构的设计与试验》文中提出材料的剪切加工是目前应用最广、操作最简便、发展历程最久的材料加工方法之一。提升剪切过程的效率、降低剪切阻力、优化剪切零件性能具有非常重要的研究意义。本研究以狗獾牙齿曲线为仿生对象,利用门齿的优异剪切特性和犬齿的优异刺入特性,分别将仿生特征曲线用于实体金属材料与散体物料的剪切工具设计。同时利用激光纹理化加工和化学处理方法对表面进行强化处理,得到具有抗腐蚀、抗磨损、抗光反射的多功能表面。通过结构仿生方法和表面强化方法的共同作用,为材料剪切过程的高效化,增强零件表面多功能性,加工制备具有低阻力、高耐久性的高效剪切设备提供方案。本文的主要研究内容与获得的主要研究成果如下:（1）具有高效剪切结构的仿生原型确定,仿生曲线提取和参数化分析。本研究针对高效剪切过程的优化这一主要研究目的,结合狗獾咬合过程的优秀剪切特性,选取狗獾门齿和犬齿的相关曲线作为仿生原型进行仿生设计。利用狗獾门齿的优异剪切特性设计金属剪切刀刃口曲线;利用狗獾犬齿的优异刺入特性设计土壤侵入锥体模型外轮廓曲线。由此分别得到了仿生金属剪切刀模型和仿生土壤侵入锥体模型。（2）金属高效剪切过程优化设计。利用剪切试验和数值模拟相结合的方法,研究分析仿生剪切刀的剪切过程与仿生曲线的高效剪切机理。剪切试验中的结果表明,在同一种剪切参数下,仿生剪切刀具有更低的剪切力和侧向力。在剪切速度为30 mm/s、剪板厚度为2 mm、剪切长度为5 mm时,相比于普通剪切刀来说,仿生剪切刀的剪切力下降28.8%;仿生剪切刀的侧向力相比于普通剪切刀的侧向力下降10.4%。试验结果同时指出仿生剪切刀具有更低的加速度和切屑温度,能够保证剪切过程的稳定性和剪切刀的高寿命。通过分析剪切试验后新表面的截面形貌,可以看出仿生剪切刀剪切后的形成翻转区、毛刺区和断裂区的占比更小,而剪切区的占比更大,说明利用仿生剪切刀能够使得金属板在剪切过程中的弹性变形时间降低,同时剪切过程的时间占比更高,由此具有更高的剪切效率和剪切质量。分析仿生剪切刀与传统剪切刀的剪切力拟合曲线可以看出,仿生剪切刀的受力曲线在各个参数上具有更低的斜率,说明仿生曲线能够降低各个剪切参数对于剪切力的提升程度,从而整体降低剪切力。同时对比各项因数的下降百分比,在剪切厚度的因子下降百分比为57.14%,说明仿生剪切刀在降低剪切厚度带来的剪切力上升方面具有更优秀的表现。（3）散粒体类土壤材料的高效剪切过程优化设计。通过土壤侵入试验和数值模拟方法,测试研究仿生锥体在侵入土壤过程中的高效剪切过程,并对减阻机理进行分析。针对3种不同性质的土壤,对6种仿生锥体进行了侵入性试验,分别测定了锥体侵入过程中的阻力与土壤形态变化情况。结果表明,相比于无仿生曲线的锥体模型,5种具有不同仿生曲线仿生锥体均具有降低侵入阻力的能力。仿生锥体C、B和D（犬齿内轮廓曲线锥体模型,犬齿外轮廓曲线锥体模型,和犬齿左侧曲线锥体模型）在试验中分别针对细沙、干土、和湿土具有最低的侵入阻力,相比于锥体A（普通锥体）阻力分别降低了33.90%、22.68%和25.86%。同时对锥体侵入过程的受力曲线进行了参数化拟合,结果表明仿生锥体的受力曲线参数方程具有更低的因数值,表明仿生锥体的阻力增长速度相比于普通锥体更慢。与此同时,对于土壤被侵入后的表面进行观察分析可知,仿生锥体在侵入土壤后土壤被压缩的情况有所缓解,土壤表面抬升的更加明显,说明土壤的流动性更强,因此土壤的强度增加的较少,从而降低了侵入阻力。最后分析土壤被侵入过程的受力方向可知,仿生锥体能够改变土壤的受力方向,使得土壤受到更多向上的力,而横向的压缩力减少,解释了仿生锥体侵入后土壤流动性更强的原因。（4）零件表面优化设计方法的研究,对金属表面进行抗粘附、抗腐蚀、抗磨损等表面多功能性强化研究。为了提升表面的工作性能,结合超疏水表面的优异特性,本研究利用激光纹理化方法和化学处理方法相结合,加工制备多功能超疏水金属表面。测定激光加工过程中最优的图案间距参数和脉冲激光强度,由此可以使得本加工方式相比于目前的处理方法具有更高的加工速度,能够适应向工业化的转化过程。XPS分析表明制备后的金属表面上布满了疏水基团。设计并加工了三种不同的图案进行激光纹理化加工,利用FOTS硅烷溶液进行表面修饰。3D轮廓分析表明制备后的表面粗糙度显着上升,利用SEM观察发现加工后表面布满FOTS基团,这有效的降低了表面的表面能。多层级的纳米-微米粗糙结构和较低的表面能共同作用,为超疏水特性的获得提供基础。5)对制备的金属表面进行性能表征测试,分析了激光处理参数、纹理化图案、化学处理对于表面性能的影响。利用接触角测试、滚动角/黏着性测试、电化学腐蚀试验、潮解试验、光学实验、刻划试验等表征方法,测试表面的超疏水性、腐蚀特性、光学特性与摩擦磨损特性。结果表明制备的表面具有非常优秀的润湿性,接触角高达158o,滞后角低至2o,同时制备后的表面对于丙三醇的接触角为150o,对于机油的润湿角为130o。加工后的样品表面的滚动角低至3o,能够使表面上的液滴非常容易从表面滑落,表明样品获得了抗粘附效用。潮解试验表明样品能够抵抗海洋大气环境下或高盐土壤环境下腐蚀过程的发生,电化学试验结果证明样品获得了更低的腐蚀速率,具有优秀的抗腐蚀特性。同时样品表面的抗光反射性显着提高,在零件失效性的光学检测领域具有一定的应用价值。最后验证了样品具有优秀的机械稳定性,证明本研究中的表面强化工艺具有一定实际的工业农业生产应用价值。得到的表面能够进一步的提升剪切结构的能力与效率。
郑昕[2]（2020）在《飞秒激光对金属表面的高效率亚波长刻蚀研究》文中进行了进一步梳理微纳米结构刻蚀技术是实现材料表面功能化再造并拓展其应用的重要基础,也是国际微纳米科学与技术领域内的重要研究课题。随着激光技术的迅猛发展,飞秒激光凭借超短脉宽和超高峰值功率的独特优势已被成功应用于多种材料表面的高精度结构制备和改性,在微光学、微机械和微流体等领域取得了许多创新性进展,目前,飞秒激光微纳刻蚀技术已经成为先进制造和高端制造的重要组成部分。尽管如此,飞秒激光加工过程中依然存在结构精度严格依赖于光束聚焦等问题,这在根本上限制了飞秒激光微纳刻蚀技术的实用化进程。或者说,如何解决高精度与高效率之间的矛盾,已成为飞秒激光微纳刻蚀技术的核心问题,具有极端重要性和现实紧迫性。值得庆幸的是,近年来基于飞秒激光诱导周期表面结构（LIPSS）的亚波长刻蚀技术研究为解决上述问题提供了新思路,这主要是因为该技术不仅能够快速形成亚微米甚至纳米量级的结构,而且几乎不受激光聚焦条件的限制,在高效纳米刻蚀方面具有巨大的应用潜力。不同于传统的光与物质作用过程中材料电子的杂乱热运动,该技术本质上是利用材料表面电子的集体物理响应将入射光斑能量调制为亚波长量级上的空间周期性分布。因为其中涉及光与物质相互作用的诸多复杂瞬态物理过程,特别是受材料表面光学性质影响的电子集体响应以及由此导致的亚波长局域和近场增强效应,使得完全攻克和掌握该技术还有很长的路要走。相对于半导体和透明介质等材料,金属由于具有高机械强度和坚固耐用等特性,使得飞秒激光对其表面的亚波长刻蚀研究备受国内外关注。目前,虽然人们利用该技术可以在金属表面构建多种结构来实现对湿润、光学吸收和热辐射等特性的调控,但其仍存在结构形貌单一、规整性差、刻蚀效率低和物理机制不清楚等问题,无法满足功能表面器件的实际应用。为此,我们在实验和理论上深入开展了飞秒激光对金属表面的亚波长刻蚀技术研究,力求积极推动这一技术的快速发展和提升其应用水平。本论文主要通过自主搭建的双束飞秒激光刻蚀平台,在金属表面实现了亚波长量级周期结构的多维度、多形貌、高规整、高效率控制产生和抑制,并对其中出现的新现象、新机理和新效应进行了深入分析和探讨,为飞秒激光亚波长刻蚀技术的未来实用化发展提供了理论基础和技术支撑。主要研究结果概括如下:（1）针对单束飞秒激光在金属表面进行的一维亚波长周期条纹状刻蚀实验,我们观察到结构空间取向相对于激光偏振方向发生了既不平行也不垂直的异常倾斜。通过显微测量结构区域调制深度的空间分布特征,以及入射激光不同偏振方向对结构倾斜程度的影响,我们给出了基于材料厚度斜面上有效电场分量激发SPP进行作用的物理分析,并通过减小入射激光通量使得条纹结构倾斜现象消失的实验结果进一步证实了理论分析的正确性。（2）为了突破单束飞秒激光亚波长刻蚀的局限性,我们利用时间延迟的正交偏振双束共线飞秒激光研究了金属表面一维和二维亚波长周期结构的高性能刻蚀,特别是通过采用光斑扩展和柱透镜线聚焦设计有效提高了飞秒激光亚波长刻蚀的时效性、灵活性和规整性。不仅实验确立了该方法的关键技术要素,而且理论提出了材料表面瞬态特性对结构形成影响的新见解。另外,还测量分析了这些表面亚波长周期结构的新功效。（3）针对双束飞秒激光与金属作用现象的研究,我们实验发现了材料表面亚波长周期结构产生被抑制的效应,系统研究了双束激光偏振方向、扫描速度和光通量比等参数对结构抑制效应的影响,掌握了有效抑制周期结构形成的关键物理条件,进一步的显微测量表明了光照抑制结构产生可以获得比机械抛光更小的表面缺陷,说明该效应在金属表面纳米光滑处理方面具有应用前景。
刘禹杉[3]（2019）在《钙钛矿发光二极管的器件结构和性能优化研究》文中研究说明铅卤钙钛矿材料因其载流子迁移率高、扩散长度长、材料成本低廉、制备工艺简单、全光谱吸收等优点被认为是目前最具竞争力的光伏材料之一。同时,由于铅卤钙钛矿材料具有荧光量子产率、发光色纯度高、发光峰可调等优异的特点,使其在发光二极管（Light-emitting diodes,LED）领域同样具有广阔的应用前景。但是要将钙钛矿发光二极管（Perovskite Light-emitting diodes,PeLEDs）投入到大规模商业化应用,仍需要解决很多问题。首先传统的铅卤钙钛矿发光二极管大都采用氧化铟锡（ITO）作为透明电极,但由于ITO价格昂贵且易碎等缺点,限制了PeLEDs在柔性和可穿戴设备领域的应用。其次,PeLEDs器件中普遍采用的空穴传输材料PEDOT:PSS具有很强的吸水性,因此很容易导致器件性能下降甚至失效。另外,发光器件中由于金属电极的使用会不可避免地造成金属/介质界面表面存在等离子体模式（SPPs）的能量损耗,使得器件的光取出效率降低。针对以上问题,本论文从PeLEDs的电极和内部结构出发,采用MoO3修饰的超薄Au电极替代ITO制备出了柔性有机/无机杂化PeLEDs。利用F4TCNQ掺杂的PTAA空穴传输层替代传统的PEDOT:PSS使PeLEDs器件效率得到大幅提高。在金属电极界面引入微纳结构激发表面等离子体模式进行耦合出光,提升全无机PeLEDs的发光效率。具体工作包括以下几个方面:1.利用SU-8和MoO3作为修饰层制备出超薄连续的Au薄膜取代ITO作为透明导电电极,实现了柔性PeLEDs的制备。由于SU-8表面含S悬挂键与Au原子的相互作用,可以有效地减少Au原子在衬底上的滑移,再引入MoO3作为种子层进一步抑制Au薄膜沉积时的Volmer-Weber生长模式,并且MoO3可以有效提升Au在特定可见光波段区间的透过率,从而实现了7纳米厚的超薄且超平滑的Au电极薄膜制备,该薄膜表面粗糙度为0.307nm,550nm处透过率为83%,方块电阻降低到13Ω/□。在器件制备过程中我们引入DMF溶剂退火的工艺来提升钙钛矿发光层的质量,最终制备出的柔性PeLEDs发光效率相比于ITO参比器件提升了13.4%,并且具有良好的机械强度和柔性,弯曲1000次后性能下降不到50%。2.利用F4TCNQ对空穴传输层PTAA进行P型掺杂。这种掺杂方式增加了PTAA HOMO能级的空穴浓度,进而使PTAA的导电性得到了增强。将P型掺杂空穴传输层应用于PeLEDs,相比于传统的PEDOT:PSS空穴传输层,P型掺杂PTAA在提高导电性的同时改善了沉积钙钛矿薄膜的表面形貌,钙钛矿薄膜无介孔、具有更高的荧光强度以及更高的结晶度。最后我们采用改进的DMF辅助旋涂法制备了高质量的无机CsPbBr3薄膜,并引入到钙钛矿发光二极管中,基于P型掺杂PTAA空穴传输层的器件最大效率相比于PEDOT:PSS空穴传输层的参比器件提高了48%。3.我们利用金属电极界面的周期性光栅结构有效地解决了PeLEDs器件中SPPs模式造成的能量损耗问题。我们采用纳米压印工艺制备了形貌良好、表面光滑并且周期均匀准确的一维周期性结构,并由真空蒸镀技术引入到PeLEDs当中,有效的激发了金属电极与有机材料界面的SPPs模式耦合出光,提高了器件的光取出效率,使PeLEDs器件效率提高了28%。
胡璐瑶[4]（2019）在《纳秒激光表面织构的可控底部形状形成机理研究》文中研究指明表面织构即通过某种加工方式在材料表面加工出微纳尺度、具有特定形状和分布方式的微结构。近年来的模拟研究及理论分析结果表明,对表面织构底部形状进行优化设计能够有效提升织构摩擦副的摩擦学性能,但由于受到制备工艺的限制,对织构底部形状的影响规律的实验研究还较为缺乏。理论上,通过控制激光光强分布并控制熔融层厚度,可实现孔形的有效控制。因此,实现可控底部织构的构建关键在于对实现熔融层厚度的控制。为此,本文通过数值模拟和实验相结合的方法考察了纳秒激光加工中激光参数对熔融层厚度的影响规律,具体开展了如下工作:首先,构建纳秒激光加工模型,模拟过程中把激光烧蚀模型简化成二维的对称结构。然后,使用DistMesh网格划分工具对模型进行不规则划分,采用有限差分法对模型进行离散求解。最后,通过纳秒激光加工实验中的微结构火山口相对高度激光参数的变化规律来验证模拟结果,进一步验证了纳秒激光加工熔体厚度的可控性。采用双温模型模拟研究了熔体厚度、烧蚀轮廓随激光参数（包括激光能量密度、脉冲数量以及脉冲宽度）的变化规律。结果发现:在低能量密度条件下,熔体厚度随能量密度的增加而略有减少;随脉冲数量的增加,熔体厚度的变化呈上升趋势,脉冲数量的增加对熔体厚度的影响则更显着;在所考察的脉冲宽度范围内,中心点处熔体厚度随脉冲宽度的升高呈近乎正比增加。以上结果表明:通过控制激光参数能够有效控制纳秒激光加工中的熔体厚度。然而,熔体厚度随能量密度的反常变化规律意味着在较低的能量密度范围,有其他因素伴随能量密度共同影响熔体厚度,这有待进一步研究。控制脉宽可以实现对温度场的空间分布的控制,也可以实现对熔体厚度的控制。这一结论可用于解释:激光脉冲宽度的增大将导致激光与材料作用时间延长从而导致更多的熔体,以上结论也为激光微孔加工中重铸层厚度的研究提供有益参考。为了进一步证实纳秒激光光强分布对织构底部形状可控性,我们通过对不同激光强度分布条件下的烧蚀轮廓模拟研究发现,每种情况下的激光烧蚀轮廓图和强度分布具有强烈的相关性,即控制激光强度分布是实现织构底部形状控制的有效途径。这为激光表面织构形貌的控制提供了一定的参考意义。本文的研究结果为可控底部织构的纳秒激光加工奠定了理论基础,对利用激光表面织构化技术提升摩擦副的流体润滑性能有一定的指导意义。
金灵[5]（2016）在《高重复频率纳焦单脉冲能量飞秒激光巩膜蚀除的基础研究》文中研究表明目的：本研究致力于评估高重复频率纳焦单脉冲能量飞秒激光（纳焦飞秒激光）在抗青光眼手术巩膜组织高精度加工中的应用。衡量纳焦飞秒激光是否能对巩膜进行切割及探索纳焦飞秒激光对巩膜的生物及物理改变。背景：青光眼是世界范围不可逆性致盲的首要病因。常规抗青光眼手术远期效果不佳,手术切口纤维化是导致手术失败主要原因。手术过程中对组织的微创操作有利于减少术后纤维化的形成。纳焦飞秒激光组织切割因其切割精细,对周围组织损伤极小且形成切口内壁光滑等特征,为预防抗青光眼术后纤维化提供了新契机。方法：用纳焦飞秒激光对兔离体巩膜进行蚀除,计算机控制的三维平台用于实现各种形式的扫描。扫描过程中组织表面实时观察由电荷耦合装置（cCD）完成,组织表面温度分布由红外热像仪完成,组织样本的形态学改变由扫描电镜观察（SEM）,组织样本热效应由组织切片HE染色及Masson染色观察。结果：纳焦飞秒激光作用于离体兔巩膜可形成裂隙样,矩形,表面下蚀除。单次线性扫描显示,切口深度与曝光时间成正比,与聚焦深度成反比。激光对组织加工过程中,实时观测可得：纳焦飞秒激光对组织加工时可产生热累积效应,且与单脉冲能量及曝光时间成正比。通过对切口横截面扫描电镜观察得出,激光切口内壁非常光滑（Ra=0.93±0.14μm）。通过HE及Masson染色观察显示：激光加工时组织可出现颜色加深,胶原蛋白皱缩等变化。比较纳焦飞秒激光与低重复频率微焦单脉冲能量飞秒激光（微焦激光）巩膜组织蚀除结果示：微焦激光光栅扫描所得切口内表面粗糙度明显大于纳焦飞秒激光所得切口内表面粗糙度,差别具有统计学意义（P=0.0135）。结论：该研究阐述了纳焦飞秒激光在抗青光眼手术微创激光巩膜蚀除中的潜在应用价值。据笔者所知,此乃纳焦飞秒激光对抗青光眼手术巩膜切除的世界范围内首次研究。应用1040nm波长飞秒激光实现了水和巩膜表面下蚀除。且通过组织热损伤研究证明了纳焦飞秒激光对组织加工热效应较小。与微焦激光相比,纳焦飞秒激光可加工形成极精细且光滑的巩膜切口,有望应用于抗青光眼滤过手术中。
陶海岩[6]（2014）在《飞秒激光固体材料表面微纳结构制备及其功能特性的研究》文中指出在自然界生物表面各种功能微纳结构的启示下,人们通过应用飞秒激光在金属、半导体等表面制备出功能微纳结构,从而成功地改善材料的表面性能。固体表面新功能的实现及其技术的发展可以有效地为人类的生产和生活服务。例如,这些功能微纳结构可以进行材料表面的光学、润湿等性能的调控。固体表面功能性微纳结构的制备技术对实现高效太阳能的利用、金属表面润滑的改善及防腐自清洁、吸波材料等诸多领域的应用有着深远的意义。为了进一步加深对飞秒激光制备固体表面功能结构及其功能特性的理解,本文对该领域中所涉及的热点和关键物理问题开展了相应的研究。主要内容包括：开展了飞秒激光诱导金属表面亚波长周期性条纹结构、飞秒激光诱导硅表面微纳结构及其光学特性以及飞秒激光金属表面着色技术等方面的研究。进一步,利用飞秒激光制备出宽光波段高吸收“黑金属”,并对其吸光机理进行了分析和数值模拟,开展了利用飞秒激光在材料表面制备微纳结构的方法调控金属、硅材料的润湿性能,以及其多功能（同时具有宽带高吸光性及润湿性）特性集成的表面结构制备研究。最后,利用飞秒激光等离子体细丝进行在非平表面上制备功能微纳结构技术的研究。论文首先针对飞秒激光诱导金属表面亚波长周期性条纹结构进行了实验研究,并通过麦克斯韦-加内特理论和双温方程进行了亚波长周期性条纹结构形成的数值模拟,理论结果与实验结果符合的较好。随后开展了硅表面微纳结构的制备及其光学特性,研究了不同实验条件（气体环境、激光脉冲宽度、能量密度等）对硅表面微米尺度尖峰结构的影响,并对尖峰的构造机理和光吸收特性进行了分析和解释。通过进一步的实验探索,实现了大气环境下新型微米孔表面结构黑硅的制备,测试结果表明其对0.35-1μm波段的光有着良好的减反性能。在飞秒激光金属表面着色技术研究方面,通过控制实验条件（激光能量密度,扫描速度,扫描间距等）在铝样品上实现了各种颜色表面结构的制备,成功地获得了自然光照射条件下呈现白、金、棕、灰、黑等颜色的金属表面微纳结构,并对其成色机理进行了分析和解释。论文对黑色的金属表面结构进行了细致的研究,通过控制实验参数,在多种金属（铝、钛、镍和钼）表面制备了三种典型的、使金属表面呈现黑色的微纳结构（黑金属）：1)纳米结构覆盖的微米光栅沟槽结构；2)纳米结构覆盖的微米柱形结构；3)类球型亚微米结构。测试结果表明具有这三种典型微纳结构的黑金属从紫外到红外波段（0.2-2.5μm）的反射率小于10%,在有些波段处其光学反射率甚至低于1%。借助于典型纳米结构（光栅结构、半球、四面体等）模型,通过时域有限差分法（FDTD）对其光吸收特性进行数值模拟,研究了结构周期、间距、阵列排列状态等条件对光吸收特性的影响,特别针对目前还没有清晰物理解释的宽光谱吸收特性进行更深一步的讨论。通过具有纳米结构黑色钼金属的实验结果和麦克斯韦加内特理论修正后的模型,提出并证明了附着在百纳米球状结构（250-1000nm）表面的纳米颗粒（<100nm）在宽谱光吸收中起着重要作用：纳米结构和空气组成的混合层因其介电环境的改变引起了吸收光谱的展宽,混合层与原有亚微米结构相结合进一步增强了宽谱范围内的光吸收。论文开展了通过在材料表面制备微纳结构的方法进行金属、硅等材料表面润湿性调控的研究。研究表明具有微米光栅沟槽结构的样品表面具有超亲水性,这是由于水在光栅沟槽结构产生的灯芯效应使其具有较强的水输运功能。同样,具有这种表面结构的硅也存在着相似的超亲水特性。然而,具有表面微柱结构样品的润湿特性却是超疏水的（接触角>155°）,且具备很小的滚动角和接触角滞后。这些疏水性能指标表明带有这种微柱结构的表面具备防腐、自清洁的功能。重要的是,不同于现有超疏水表面,其性能的获得通常需要借助在微纳结构的表面添加一层有机薄膜（如硅烷化处理）,以减小表面能；我们在无需上述辅助工序的条件下,首次实现多功能微纳结构表面（同时具有宽带光谱吸收和超疏水特性）的飞秒激光单步制备（无需类似硅烷化的再处理）,具有这种多功能微纳结构的金属表面可直接应用于各类自然环境。我们开展了将这种多功能金属表面的制备技术应用于提高太阳能热电发电器件光电转化效率方面的研究,即：将具有自清洁功能微柱表面结构的黑铝（厚度为300微米）覆盖在太阳能热电发电器件的表面做为太阳光吸体,对太阳能温差发电效率进行实验测试。结果表明：与覆盖无微结构的普通铝以及未覆盖铝的裸器件这两种情况相比,带有多功能表面结构铝的器件较其他两种情况的发电功率分别提高17.4和33.7倍。长期以来,在曲面样品上制备功能性微纳结构因其装置的极度复杂、甚至对某些面型的不适用一直是困扰着研究人员的一项技术难题,论文首次提出并开展了将飞秒激光等离子体细丝应用到微纳结构制备领域的技术方法,该方法在应用到制备非平表面上微纳结构时无需复杂的样品或激光束的五轴控制,可实现功能微纳结构制备技术从平面样品向曲面样品的扩展,解决了非平表面上微纳结构制备的这一技术难题。进一步,论文进行了激光条件（激光入射角度、偏振态等）对柱形微结构影响的实验研究,利用数值模拟结果对微柱形成机理和所得的实验结果进行了系统的分析和理论解释。本文进行了飞秒激光固体材料表面微纳结构制备及其功能特性的研究,加深了对超快激光条件下所诱导微纳结构的形成机理和其所展现出独特功能的物理原因的理解,在一定程度上拓展了现有的表面微纳制备技术。这项工作为下一步功能微纳结构的深入研究和更好的应用打下了坚实基础。
田桢熔[7]（2013）在《分布反馈式有机半导体激光器性能优化的研究》文中研究指明光泵浦有机半导体激光器件具有宽的增益谱、低阈值和低成本等优势,其研究得到了快速发展。而分布反馈结构被认为是最有利于降低激光阈值的器件结构。制作分布反馈有机激光器的方法有多种,如刻蚀、纳米压印及光致异构化等,但大多存在工艺复杂、灵活性差和参数可控性差等缺点,限制了有机激光器的进一步应用。为了解决上述问题,采用激光烧蚀的方法结合激光全息技术,直接在高分子聚合物MEH-PPV薄膜表面烧蚀一维光栅结构,制备了分布反馈式有机激光器。这一方法具有工艺简单、光栅参数的可控性和重复性好等优点。采用Glass/MEH-PPV（400nm）器件的结构,利用波长为355nm的Nd-YAG纳秒激光器进行单脉冲烧蚀,获得的光栅周期和光栅高度分别为370nm和100nm,利用飞秒激光放大器作为泵浦源激射DFB激光器件,得到激射阈值约为182μJ.cm-2.pulse-1,光谱的波峰约在609nm处,半高宽为4.2nm。激光输出通过改变两光束的夹角获得了周期为360rm,370nm,380nm和390nm的光栅,其对应的激光波峰分别为602.91nm,609.24nm,613.26nm和619.01nm。为了降低一维DFB激光器件的阈值,在玻璃基底和有机发光层MEH-PPV之间蒸镀一层厚度为25nm的银膜层,此时器件的结构为Glass/Ag（25nm）/MEH-PPV（400nm）。测得周期为370nm带银膜的一维DFB激光器件的阈值为33μJ/cm2/pulse,光谱的峰值约在615nm,半高宽为9nm,与无银膜的一维DFB激光器件相比较阈值降低了大约80%。器件中的表面等离子体模式与光波导模式产生杂化耦合使分布的场强度增强,这是有银膜一维DFB激光器件阈值降低的主要原因。采用时域有限差分法（FDTD）对器件的场分布进行理论模拟计算得出两种模式杂化的结论与实验的结果一致。为了进一步降低带银膜的一维DFB激光器件的闽值,将二维光栅结构引入到器件中来取代一维光栅的结构。测得周期为370nm带银膜的二维DFB激光器件的阈值6.3μJ/cm2pulse,光谱的峰值约在619nm,半高宽为5nm。与一维DFB激光器件相比较阈值又降低了约81%,主要原因是带银膜的二维DFB激光器件中有两个反馈截面XY和XZ,TE模式和TM模式同时存在其中,且TE模式中也能激发出表面等离子体,而带银膜的一维光栅DFB激光器件中只有一个反馈截面XY,只存在TM模式,TE模式不能激发出表面等离子体。相同周期的二维带银膜比不带银膜DFB激光器件的阈值小,其原因也是引入了表面等离子体模式。理论结果和实验表明,利用激光双干涉烧蚀技术制备一维光栅和二维光栅结构,并把表面等离子体模式引入到器件中,使表面等离子体模式和光波导模式产生杂化耦合,优化了DFB激光器件的性能,为以后研究有机电泵浦激光器件打下坚实的基础。
林晓锋[8]（2012）在《微光学元器件的激光微纳制备及性能表征》文中认为飞秒激光微加工技术是一种激光直写式技术，它具有加工精度高、工序简单、对加工对象几何复杂性容忍度大等优势，最为适用于加工微小物体，如微光学元器件、微机械等等。随着光通信、光计算等技术的发展，光学微处理系统对各类微光学元器件的需求越来越大，而光学元器件往往具有特殊的表面用以对光波进行调制，对这些光学元器件的加工迫切需要一种对结构复杂性敏感度较低，同时加工精度较高的微加工技术。另外，将微光学与微机械学联系起来的光驱动微型转子因其免机械接触的灵活操控性在生物技术、医学分析等领域有着重要的应用价值，而光刻、压印、自组装等现有微加工技术在高效率光驱动微型转子的制备上面临极大挑战。面对以上这些问题，本论文对高精度微光学、微机械学元器件的的设计和无掩模激光直写制造，以及光驱动微型转子的光机转换效能进行了系统的深入研究，取得了如下研究成果：1)通过对飞秒激光诱导高分子材料的光聚合过程的深入研究，提高了激光微加工的空间分辨率，并大幅度提高了制备效率，制备出相位型微型分束器件达曼光栅，并得到了比其它激光微加工方法制备的同类器件更高的衍射效率。另外，还发明了一种利用浮力-表面张力作用的微小透镜制造技术。2)实现了具有大焦深等特殊光学性质的微型折射型对数轴像体，得到了良好的成像效果，同普通微光学元件相比无畸变成像焦深得到极大提升。3)设计并制造了具有螺旋面叶片的光驱动微型转子。将可以有效旋转的微型转子尺寸提高了一个数量级，直径最高可达50μm。同时测得这种大尺寸光驱动微型转子的最高转速可超过500rpm。以光子角动量传递均值表征的光能-机械能转换效率最高可达34.55/photon，远高于现有报道数值。本文的研究工作首先着眼于一种准三维结构的相位型衍射光学元件——微型达曼光栅的加工。达曼光栅是一种具有较为复杂周期性结构的衍射光学元件，在透镜的配合下，它可将入射光束劈裂为一组相干光束，无论入射光是否相干。它的这一特点使其可应用于阵列照明光源发生器件、多重成像技术、星形耦合器等等。我们将飞秒激光微加工技术应用于微米量级达曼光栅的制造，制造出的一系列具有不同劈裂效果的微小达曼光栅在自创浮法技术制得的傅里叶透镜的配合下都展现出了良好的光束劈裂效果，衍射效率要高于其它激光微加工方法制备的同类器件，同时加工精度大大提高，加工时间大大降低。这一工作不仅有力的证明了达曼光栅微型化的可行性，展示了其应用于微型光学系统的潜力，而且突出了利用飞秒激光微加工技术制造达曼光栅相对于传统技术（如平面光刻技术）的优势：无须昂贵、加工复杂的掩模板；设计灵活、加工时间短、效率高。之后，我们设计并加工了具有更为复杂表面形貌的三维折射型微光学元件——非球面表面的微透镜。微透镜通常指的是直径小于1mm的小型透镜。在现代光学设备中，它的应用十分广泛，从光纤耦合到激光整形不一而足，正因如此，对其加工手段的研究在几十年的时间里已有非常丰富的成果。然而，利用飞秒激光微加工技术来进行微透镜加工的研究还屈指可数，这种技术在微透镜及其阵列的加工制造上的优势体现在对可改善光学性能的各种复杂修正曲面的加工上。我们推导了一种在几何光学条件下理论上能对平行光束进行完美聚焦的双曲面微透镜方程，并在优化了加工技术参数和加工策略后成功加工出了具有双曲面表面的微透镜，并对它的光学性能和表面形貌进行了测试和验证，得到了良好结果。我们随后进一步尝试了具有更为复杂表面的折射型微光学元件-微型对数轴像体的加工制造，它是一种表面为对数曲线旋转面的光学元件，可将平行于其光轴的光束汇聚到光轴上某一范围内，且在这一范围内光强均匀分布。与普通透镜相比，对数轴像体具有很大的焦深，这个特性使它对物体所成的像在很大的范围内几乎保持不变，这在成像系统中是很有用的一个性质，可改善成像稳定性及提高景深。在光学操纵技术中，大焦深对于捕获微小物体也是极为有利的一个性质。我们研究了利用飞秒激光微加工技术对微型对数轴像体的加工制造，测试了加工出的微型对数轴像体的光学性能，结果表明微型对数轴像体具有宏观对数轴像体应有的光学特性，这使得微成像系统等光学系统有了性能得到更大提升的潜力。除了微光学元器件的加工，我们还利用飞秒激光微加工技术研究了微型转子的光驱动问题。光驱动微型转子是光操纵技术中一个结合微光学与微机械学的交叉领域。但在将近二十年的发展中多数研究都停留在如何让转子旋转起来上，而在光能到机械能的转化研究上稍显不足。这主要是由于加工技术的限制使得人们不能随心所欲的设计高效的机械结构。在我们的研究工作中，我们设计并制造了一种结构复杂的三维微型转子，并对它的光学驱动进行了参数依赖测试，测得最大转速可超过500rpm，另外对其驱动机理做了理论和实验的动力学分析，此外还研究了其以光子角动量传递均值表征的光能-机械能转换效率，实验测算值最大可达34.55/photon，远高于现有报道数值。另外，这种三维微型转子尺寸比现有报道的转子尺寸大一个数量级，这为微流体的引流、泵浦、混合提供了一种作用范围更大效率更高的微型设备。
朱冀梁[9]（2009）在《硅表面微光栅结构的纳秒激光干涉刻蚀研究》文中研究表明微光栅结构的制作一直是微加工领域的一个研究热点。由于制作的光栅周期很小,以及成本、环境要求、工艺复杂程度和运行效率等因素,目前适合工业化生产的微光栅结构制作方法较少。本文主要开展了采用纳秒激光干涉刻蚀的方法在硅片表面直接制作微光栅结构的研究,完成了相关的实验和测试。本文的研究内容和主要成果归结如下:1.微光栅结构的衍射情况非常复杂,介绍了对其进行分析的理论方法,给出了严格耦合波分析法（RWCA）对光栅微结构各级衍射效率的计算公式。使用了Rsoft软件的DiffractMOD工具进行数值模拟。2.以半导体泵浦全固态激光器（DPSSL）为光源,利用位相光栅进行分束,搭建了多光束纳秒紫外激光干涉刻蚀系统,进行了在硅片表面直接刻蚀微光栅结构的实验。3.双光束干涉刻蚀实验制作了周期0.55μm的一维微光栅结构,测量了不同脉冲个数刻蚀的样品对于不同波长的入射光的反射情况。结果显示,硅片经刻蚀后的光反射少于未经刻蚀的情况,制作的微光栅结构起到了减少硅表面光反射的效果。4.四光束干涉刻蚀实验在硅表面进行了二维正交微光栅结构的制作,并分析与讨论了实验结果,得到的光栅周期为1.25μm。这种周期结构在光子晶体、生物科学等领域有很好的应用前景。本文的工作提出了一种无需掩模,工艺简洁,制作灵活性好,运行效率和刻蚀精细程度较高的微光栅结构制作方法。改变了硅片表面微结构,优化了硅材料对光能的吸收利用。拓展了大功率激光刻蚀在微加工领域的应用。在实际工业生产中有广泛的应用前景和进一步研究的价值。作者:朱冀梁
李珣[10]（2008）在《飞秒激光材料表面微加工》文中认为由于飞秒激光脉冲宽度极短抑制了热扩散过程,所以飞秒激光可在不对亚表面层产生显着影响的情况下改变表面形貌和结构,通过控制激光参数就可能获得独特的材料表面结构。本论文对飞秒激光材料表面微加工技术进行研究,包括以下主要内容:一、利用飞秒激光进行单晶硅表面微加工,研究了加工过程中碎屑粘附对加工精度的影响。采用预先在样品表面涂透明防护薄膜的方法,研究了保护薄膜阻止加工碎屑粘附到加工区的效果。二、利用飞秒激光加工非晶合金,研究了多脉冲加工过程中的积累效应,以及非晶合金表面周期性波纹结构的形成规律。实验证明:随激光功率的增加,材料去除机制从平衡汽化转变为相爆炸机制,并且出现液相。X射线和透射电子显微镜观察表明,飞秒激光加工非晶合金过程中热影响很小,只有少量晶化发生,因此,飞秒激光加工适合于非晶合金的加工。三、利用飞秒激光进行金属镍表面微加工,实验表明飞秒激光烧蚀区发生了爆炸性沸腾（相爆炸）现象,同时有大量的镍液滴和汽化分子从烧蚀区喷出,又以极快的冷却速率重新凝固。飞秒激光烧蚀金属产生的爆炸性沸腾（相爆炸）和极高的冷却速率最可能是表面随机纳米结构形成的机制。另外,通过计算二维双温方程和观察透射电子显微镜表明,飞秒激光烧蚀纯金属镍可以形成大量纳米晶粒和少量的核壳结构纳米颗粒,并没有发现非晶。
二、纳焦飞秒激光在有机材料表面刻划微结构光栅的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、纳焦飞秒激光在有机材料表面刻划微结构光栅的研究（论文提纲范文）
（1）仿生高效剪切结构的设计与试验（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 材料的剪切破坏 |
| 1.2.1 金属材料高效剪切研究现状 |
| 1.2.2 散粒体类土壤材料高效剪切研究现状 |
| 1.3 表面优化技术研究 |
| 1.3.1 金属表面失效与优化 |
| 1.3.2 超疏水多功能表面研究现状 |
| 1.3.3 超疏水多功能表面的制备 |
| 1.4 仿生学设计理论及生物原型分析 |
| 1.4.1 仿生学基本理论及研究现状 |
| 1.4.2 生物中的剪切行为 |
| 1.5 本研究主要工作内容 |
| 第2章 仿生原型研究与特征曲线的提取 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 研究对象 |
| 2.3 仿生特征曲线提取方法 |
| 2.3.1 逆向工程技术 |
| 2.3.2 外形特征提取技术 |
| 2.3.3 三维影像与点云的处理 |
| 2.3.4 点云数据的封装与曲面重构 |
| 2.4 仿生曲线参数化方法 |
| 2.4.1 特征曲线的提取 |
| 2.4.2 仿生曲线拟合方法 |
| 2.4.3 曲线拟合过程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 金属剪切过程的优化设计与试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 金属剪切部件设计 |
| 3.2.1 金属剪切过程的工艺参数与设计方法 |
| 3.2.2 金属剪切刀加工方法 |
| 3.3 试验台设计及测试设备 |
| 3.3.1 剪切过程中的剪切刀受力分析 |
| 3.3.2 数据采集系统 |
| 3.3.3 传感器及其测量原理 |
| 3.3.4 试验台搭建 |
| 3.3.5 试验参数设置 |
| 3.4 剪切试验结果与分析 |
| 3.4.1 剪切力,侧向力结果分析 |
| 3.4.2 加速度结果 |
| 3.4.3 切屑温度测试结果分析 |
| 3.4.4 切屑形貌分析 |
| 3.5 数值模拟方法与结果分析 |
| 3.5.1 三维建模 |
| 3.5.2 剪板断裂过程分析 |
| 3.5.3 剪切模拟应力分析 |
| 3.5.4 温度场分析 |
| 3.6 多元线性回归分析 |
| 3.6.1 多元线性回归分析 |
| 3.6.2 多元回归分析参数 |
| 3.6.3 回归分析结果与结论 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 散粒体土壤材料的剪切过程优化与试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 土壤侵入仿生锥体的设计方法 |
| 4.2.1 土壤入土锥体的设计方法 |
| 4.2.2 仿生入土锥体的加工方法 |
| 4.3 试验台设计与试验参数设定 |
| 4.3.1 试验台设计与搭建 |
| 4.3.2 试验土壤的选取与性质 |
| 4.3.3 试验参数及过程 |
| 4.4 试验结果与讨论 |
| 4.4.1 入土锥体侵入力分析 |
| 4.4.2 侵入力拟合曲线分析 |
| 4.5 数值模拟方法与结果分析 |
| 4.5.1 三维建模 |
| 4.5.2 土壤应力分析 |
| 4.5.3 土壤表面形貌 |
| 4.5.4 土壤受力分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 表面激光优化处理加工多功能表面 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 表面加工方法 |
| 5.2.1 样品预处理 |
| 5.2.2 金属表面激光加工处理方法 |
| 5.2.3 金属表面化学处理方法 |
| 5.3 试验样品检测及表征过程 |
| 5.3.1 表面粗糙度及显微形貌检测 |
| 5.3.2 表面化学成分检测 |
| 5.4 试验样品加工参数设置与优化 |
| 5.4.1 图案参数设定 |
| 5.4.2 激光参数设定 |
| 5.4.3 试验样品加工参数与加工方法 |
| 5.5 试验样品表面轮廓及微观结构分析 |
| 5.5.1 最终样品表面 |
| 5.5.2 三维轮廓结果 |
| 5.5.3 表面粗糙度测试结果 |
| 5.5.4 SEM显微观察结果 |
| 5.6 试验样品化学成分分析 |
| 5.6.1 XPS测试结果 |
| 5.6.2 化学处理对试验样品表面修饰过程机制 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 激光加工金属表面的性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 检测与表征方法 |
| 6.2.1 表面润湿性测试 |
| 6.2.2 潮解试验 |
| 6.2.3 电化学腐蚀试验 |
| 6.2.4 表面光学反射性测试 |
| 6.2.5 表面刻划试验 |
| 6.3 试验样品表面润湿性及抗粘附性分析 |
| 6.3.1 试验样品对于水的接触角测试结果 |
| 6.3.2 试验样品对于有机溶剂和机油的接触角分析 |
| 6.3.3 试验样品表面的粘附性测试 |
| 6.3.4 试验样品表面对于有机溶剂和油性溶液的粘附性测试 |
| 6.4 试验样品耐腐蚀性研究 |
| 6.4.1 潮解试验测试结果 |
| 6.4.2 电化学腐蚀试验测试结果 |
| 6.4.3 电化学腐蚀后表面微观形貌变化 |
| 6.5 试验样品表面光学特性分析 |
| 6.6 试验样品的机械稳定性测试 |
| 6.6.1 刻划试验后表面润湿性测试结果 |
| 6.6.2 刻划试验后表面光学特性测试结果 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 内容总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 导师简介 |
| 致谢 |
（2）飞秒激光对金属表面的高效率亚波长刻蚀研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 飞秒激光诱导产生周期表面结构的介绍 |
| 1.1.1 激光参数对金属表面周期结构形成的影响 |
| 1.1.2 飞秒激光在金属表面诱导产生周期结构的物理机制 |
| 1.2 飞秒激光在金属表面亚波长刻蚀的研究分析 |
| 1.2.1 基于单束飞秒激光照射的金属表面亚波长刻蚀研究进展 |
| 1.2.2 基于多束飞秒激光照射的金属表面亚波长刻蚀研究进展 |
| 1.2.3 飞秒激光对金属表面亚波长刻蚀存在的问题 |
| 1.3 本论文的主要内容及创新点 |
| 第2章 基于飞秒激光诱导周期表面结构的亚波长刻蚀技术研究 |
| 2.1 飞秒激光系统及微纳加工平台 |
| 2.1.1 飞秒激光系统介绍 |
| 2.1.2 基于延迟时间可调的双束飞秒激光加工光路 |
| 2.1.3 三维移动平台及其他实验仪器 |
| 2.2 基于单束飞秒激光刻蚀一维亚波长周期结构 |
| 2.2.1 金属铬表面的一维周期条纹结构产生 |
| 2.2.2 对表面周期条纹结构空间取向倾斜现象的分析 |
| 2.2.3 周期条纹结构空间取向发生倾斜的物理机制 |
| 2.2.4 基于单束飞秒激光亚波长刻蚀的局限性 |
| 2.3 基于双束飞秒激光的二维亚波长周期结构刻蚀技术 |
| 2.3.1 金属铬表面规整三角形阵列结构的刻蚀 |
| 2.3.2 双束飞秒激光通量比对三角形阵列结构形貌的影响 |
| 2.3.3 延迟时间对表面结构的影响 |
| 2.3.4 双束飞秒激光偏振方向夹角对表面结构的影响 |
| 2.3.5 形成规整三角形阵列结构所需的窗口条件 |
| 2.4 三角形阵列结构形成的物理机制 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 一维规整亚波长周期结构的飞秒激光高效刻蚀技术研究 |
| 3.1 基于双束飞秒激光的高效亚波长刻蚀平台 |
| 3.1.1 宽束激光共线延时分束光路设计 |
| 3.1.2 共线延时双束飞秒激光的产生 |
| 3.1.3 宽束飞秒激光的线聚焦光束特性及其加工优势 |
| 3.2 单束飞秒激光的一维亚波长周期结构高效刻蚀 |
| 3.2.1 金属铬表面一维亚波长周期结构的高效刻蚀 |
| 3.2.2 金属镍和钨表面一维亚波长周期结构的高效刻蚀 |
| 3.3 基于双束飞秒激光的一维亚波长周期结构高效刻蚀 |
| 3.3.1 金属表面规整周期条纹结构的高效刻蚀 |
| 3.3.2 金属钨表面大面积规整周期条纹结构的形貌分析 |
| 3.3.3 双束飞秒激光通量比对周期条纹结构规整性的影响 |
| 3.3.4 激光扫描速度对周期条纹结构规整性的影响 |
| 3.3.5 激光通量对规整周期条纹结构深度的影响 |
| 3.4 规整周期条纹结构产生的物理机制 |
| 3.5 金属表面规整周期条纹结构的光学性能 |
| 3.5.1 光谱衍射分光效应 |
| 3.5.2 偏振器件效应 |
| 3.5.3 纳米压印 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 二维规整亚波长周期结构的飞秒激光高效刻蚀技术研究 |
| 4.1 基于双束飞秒激光的二维亚波长周期结构高效刻蚀 |
| 4.1.1 金属表面二维点阵结构的高效刻蚀 |
| 4.1.2 入射激光总通量对二维周期结构产生的影响 |
| 4.1.3 二维规整点阵结构形成的物理过程 |
| 4.2 金属钨表面大面积规整二维点阵结构的光学特性分析 |
| 4.2.1 金属钨表面大面积规整点阵结构的高性能刻蚀 |
| 4.2.2 大面积规整点阵结构的光学特性 |
| 4.2.3 表面增强拉曼光谱特性 |
| 4.2.4 纳米压印 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 基于双束飞秒激光的金属表面抛光处理研究 |
| 5.1 双束飞秒激光对金属表面亚波长周期结构的抑制现象 |
| 5.1.1 抑制金属表面周期结构形成的效应 |
| 5.1.2 激光偏振方向夹角对抑制表面结构形成的影响 |
| 5.1.3 延迟时间对抑制表面结构形成的影响 |
| 5.1.4 激光通量比对抑制表面结构形成的影响 |
| 5.2 双束飞秒激光抑制结构形成的物理机制 |
| 5.3 基于表面结构抑制效应的金属抛光处理 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）钙钛矿发光二极管的器件结构和性能优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 钙钛矿材料的基本概述 |
| 1.2.1 有机/无机杂化钙钛矿 |
| 1.2.2 全无机钙钛矿 |
| 1.2.3 钙钛矿薄膜的制备方法 |
| 1.2.4 钙钛矿材料的发光特性 |
| 1.3 钙钛矿材料在发光器件中的应用 |
| 1.4 选题背景与研究内容 |
| 第二章 基于超薄Au电极在柔性有机/无机杂化PeLEDs器件中的研究 |
| 2.1 透明电极简介 |
| 2.2 超薄银纳米线复合电极的制备与发光器件应用 |
| 2.2.1 银纳米线/聚合物复合电极的制备与表征 |
| 2.2.2 基于银纳米线/聚合物复合电极的柔性发光器件的制备与表征 |
| 2.3 超薄Au电极的制备与性能表征 |
| 2.3.1 金属薄膜生长机理 |
| 2.3.2 超薄金属薄膜的制备 |
| 2.4 柔性PeLEDs的制备与表征 |
| 2.4.1 钙钛矿发光层的制备与优化 |
| 2.4.2 柔性PeLEDs器件的制备 |
| 2.4.3 柔性PeLEDs器件的性能表征 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 F4TCNQ掺杂PTAA提升无机钙钛矿发光二极管空穴传输性能的研究 |
| 3.1 全无机钙钛矿介绍与制备 |
| 3.2 无机PeLEDs中空穴传输层的设计和优化 |
| 3.2.1 空穴传输材料概述 |
| 3.2.2 空穴传输材料的掺杂 |
| 3.3 基于F4TCNQ掺杂PTAA空穴传输层的无机PeLEDs |
| 3.3.1 CsPbBr_3 前驱体溶液的准备 |
| 3.3.2 掺杂F4TCNQ的 PTAA空穴传输层的制备 |
| 3.3.3 掺杂F4TCNQ的 PTAA空穴传输层的性能表征 |
| 3.3.4 无机钙钛矿发光层的制备与表征 |
| 3.3.5 无机PeLEDs的制备与表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 微纳结构金属电极提高PeLEDs光取出效率 |
| 4.1 发光器件中的表面等离子损耗 |
| 4.1.1 表面等离子体的性质 |
| 4.1.2 表面等离子体的耦合机理 |
| 4.1.3 表面等离子体导致的能量损耗 |
| 4.2 PeLEDs中的周期性微纳结构制备 |
| 4.2.1 微纳加工技术简介 |
| 4.2.2 PeLEDs器件中微结构的引入 |
| 4.3 周期性微纳结构减少PeLEDs中的SPP损耗 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）纳秒激光表面织构的可控底部形状形成机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 表面织构改善摩擦学性能研究现状及发展趋势 |
| 1.2.2 表面织构制备方法 |
| 1.3 激光与材料的相互作用一般规律 |
| 1.4 脉冲激光加工技术 |
| 1.4.1 飞秒激光加工技术 |
| 1.4.2 皮秒激光加工技术 |
| 1.4.3 纳秒激光加工技术 |
| 1.5 激光加工数值研究现状 |
| 1.6 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 纳秒激光加工模型和实验基础 |
| 2.1 建模方法 |
| 2.1.1 双温模型 |
| 2.1.2 网格划分 |
| 2.1.3 定义参数 |
| 2.1.4 数值方法 |
| 2.2实验 |
| 2.2.1 表面织构的纳秒激光加工 |
| 2.2.2 微结构测量 |
| 第三章 激光能量对熔体厚度的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模拟参数 |
| 3.3 结果和分析 |
| 3.3.1 脉冲数量对铝合金熔体厚度的影响 |
| 3.3.2 脉冲数量对不同材料熔体厚度的影响 |
| 3.3.3 激光能量对铝合金熔体厚度的影响 |
| 3.3.4 脉冲能量对不同材料熔体厚度的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 脉冲宽度对熔体厚度的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模拟参数 |
| 4.3 结果和分析 |
| 4.3.1 脉冲宽度对铝合金熔体厚度的影响 |
| 4.3.2 脉冲宽度对不同材料熔体厚度的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 激光光强分布对织构底部形状的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论基础 |
| 5.3 数值模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果及参与科研项目 |
（5）高重复频率纳焦单脉冲能量飞秒激光巩膜蚀除的基础研究（论文提纲范文）
| 前言 |
| 参考文献 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一部分 高重复频率纳焦单脉冲能量飞秒激光巩膜蚀除特点 |
| 引言 |
| 方法与材料 |
| 结果 |
| 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 第二部分 高重复频率纳焦单脉冲能量飞秒激光对巩膜的热效应研究 |
| 引言 |
| 方法 |
| 结果 |
| 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 第三部分 高重复频率纳焦单脉冲能量飞秒激光与微焦飞秒激光巩膜蚀除比较 |
| 引言 |
| 方法 |
| 结果 |
| 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 总结 |
| 综述 飞秒激光对于组织与细胞进行精细加工的机制 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 博士期间发表的论文 |
（6）飞秒激光固体材料表面微纳结构制备及其功能特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 自然界中微纳结构引起的奇特功能 |
| 1.2.1 微纳结构所致的生物体表面颜色改变 |
| 1.2.2 微纳结构的润湿特性 |
| 1.2.3 多尺寸复合结构引起的多功能特性集成 |
| 1.3 表面功能微纳结构在“绿色技术”中的应用 |
| 1.3.1 能源高效率利用和产品寿命延长 |
| 1.3.2 环保生产和产品的开发 |
| 1.3.3 芯片实验室 |
| 1.3.4 太阳能的利用和开发 |
| 1.4 脉冲激光制备功能表面的研究进展 |
| 1.4.1 脉冲激光诱导固体表面亚波长波纹结构 |
| 1.4.2 飞秒激光调控固体表面光学性能 |
| 1.4.3 脉冲激光调控固体材料表面润湿性能 |
| 1.4.4 固体材料表面多功能的集成 |
| 1.5 曲面激光微结构制备的概况 |
| 1.6 论文研究目的和意义 |
| 1.7 论文工作的安排 |
| 第二章 飞秒激光诱导金属表面亚波长周期性波纹结构 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验装置和实验方法 |
| 2.3 实验结果与初步分析 |
| 2.4 波长形成机理分析与数值计算 |
| 2.5 飞秒激光作用下金属表面超快热力学过程的研究 |
| 2.5.1 超快热力学过程物理模型的建立 |
| 2.5.2 数值差分方法 |
| 2.5.3 数值模拟结果与讨论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 飞秒激光硅表面微纳结构的制备及其光学特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 六氟化硫气体环境中黑硅的制备研究 |
| 3.2.1 实验过程与制备方法 |
| 3.2.2 实验结果与讨论 |
| 3.3 飞秒激光直接在大气环境下制备新型黑硅的实验研究 |
| 3.3.1 实验方法与表征方法 |
| 3.3.2 实验结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 飞秒激光金属表面着色技术的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置与制备过程 |
| 4.3 金属铝表面激光着色及其成色机理 |
| 4.4 大面积NC-LIPSS的飞秒激光制备技术及其光学特性研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 “黑金属”的制备与宽谱高光吸收机理的数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 飞秒激光制备宽光谱高吸收“黑金属”的实验研究 |
| 5.2.1 实验结果与讨论 |
| 5.3 黑金属吸波模型的建立与计算方法 |
| 5.3.1 根据样品表面形貌得到数值模拟模型 |
| 5.4 微米光栅结构陷光特性的研究 |
| 5.4.1 光栅宽度和间距不变条件下,光栅周期对反射率的影响 |
| 5.4.2 光栅宽度、深度不变条件下,光栅间距对反射率的影响 |
| 5.4.3 光栅间距、深度不变条件下,光栅宽度对反射率的影响 |
| 5.4.4 微腔效应在光吸收中的作用 |
| 5.5 其他亚微米结构陷光特性的研究 |
| 5.6.1 模型介绍与模拟方法 |
| 5.6.2 模拟结果与讨论 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 飞秒激光诱导金属、半导体微纳结构的润湿特性及其多功能集成 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 飞秒激光制备金属、硅表面“输水”功能结构 |
| 6.2.1 实验测量方法 |
| 6.2.2 实验结果与讨论 |
| 6.3 飞秒激光制备金属表面超疏水功能结构的研究 |
| 6.3.1 实验装置与表征方法 |
| 6.3.2 实验结果与讨论 |
| 6.4 双特性支持下的多功能表面的获得 |
| 6.5 多功能微纳结构在太阳能热电发电的应用研究 |
| 6.5.1 实验装置与测量方法 |
| 6.5.2 实验结果与讨论 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 曲面样品表面功能微纳结构的飞秒激光制备技术 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验装置及实验方法 |
| 7.3 实验结果与讨论 |
| 7.3.1 多功能典型微纳结构从平面到非平表面的拓展 |
| 7.3.2 丝不同位置对金属表面微结构的影响 |
| 7.3.3 细丝不同入射角度对金属表面微结构的影响 |
| 7.3.4 激光不同偏振方向和偏振态对金属表面微纳结构的影响 |
| 7.4 飞秒激光制备柱形微结构形成机理分析与数值模拟 |
| 7.4.1 柱状微结构形成机理分析 |
| 7.4.2 选择性激光烧蚀的数值模型建立 |
| 7.4.3 数值计算结果与讨论 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表文章及专利 |
（7）分布反馈式有机半导体激光器性能优化的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 有机半导体激光器的发展历史和应用 |
| 1.2 有机半导体材料的特性 |
| 1.3 有机半导体激光器的结构及工作特性 |
| 1.4 DFB激光器的工作原理 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第二章 激光双光束干涉烧蚀有机薄膜制备光栅 |
| 2.1 有机薄膜制备光栅微结构的几种方法 |
| 2.2 激光双光束干涉烧蚀有机薄膜制备光栅 |
| 2.3 激光烧蚀形貌的表征与分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 一维DFB激光器件的性能优化 |
| 3.1 一维DFB激光器件的制备 |
| 3.2 一维DFB激光器件性能的测试与分析 |
| 3.3 基于杂化模式的一维DFB激光器件制备 |
| 3.4 基于杂化模式的一维DFB激光器件性能的测试与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 二维DFB激光器件的性能优化 |
| 4.1 二维光栅分布反馈结构的发射模式 |
| 4.2 二维DFB激光器件制备 |
| 4.3 二维DFB激光器器件性能的测试与分析 |
| 4.4 基于杂化模式的二维DFB激光器件的制备 |
| 4.5 基于杂化模式的二维DFB激光器件性能的测试与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表论文 |
| 致谢 |
（8）微光学元器件的激光微纳制备及性能表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 飞秒激光加工技术 |
| 1.1.1 激光加工的发展历史 |
| 1.1.2 飞秒激光加工技术的原理和应用 |
| 1.1.3 微加工系统的搭建 |
| 1.2 微光学元器件 |
| 1.2.1 微光学元器件的发展历史 |
| 1.2.2 飞秒激光微加工技术用于微光学元器件的制造 |
| 第2章 微型达曼光栅 |
| 2.1 达曼光栅的原理及应用 |
| 2.2 飞秒激光双光子微加工技术用于微型达曼光栅的制造 |
| 2.3 微型达曼光栅光学性能的测试 |
| 本章小结 |
| 第3章 非球面微透镜 |
| 3.1 微透镜的历史与应用 |
| 3.2 利用飞秒激光双光子微加工技术制作微透镜 |
| 3.2.1 非球面微透镜的设计 |
| 3.2.2 双曲面微透镜的加工 |
| 3.2.3 加工结果的测试与分析 |
| 本章小结 |
| 第4章 微型对数轴像体 |
| 4.1 轴像体与对数轴像体的发展与应用 |
| 4.2 对数轴像体的设计 |
| 4.3 对数轴像体的飞秒激光加工制造及光学特性测试 |
| 本章小结 |
| 第5章 光驱动微型转子及其光机转换效率研究 |
| 5.1 光驱动微型转子 |
| 5.2 螺旋面光驱动微型转子的设计 |
| 5.3 螺旋面光驱动微型转子的飞秒激光双光子聚合加工 |
| 5.4 螺旋面光驱动微型转子的光驱动测试及力学分析 |
| 5.4.1 实验测试及结果 |
| 5.4.2 光子角动量传递均值的实验测算及理论估算 |
| 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻博期间科研成果 |
| 致谢 |
（9）硅表面微光栅结构的纳秒激光干涉刻蚀研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 微光栅结构制作工艺的研究进展 |
| 1.2.1 激光技术的发展应用与DPSSL |
| 1.2.2 飞秒激光制作微光栅结构的实验 |
| 1.2.3 电子束制作微光栅结构的研究 |
| 1.3 本文主要内容与成果 |
| 第二章 分析微光栅结构的理论基础 |
| 2.1 微光学理论概述 |
| 2.2 微光栅结构衍射特性的分析 |
| 2.2.1 矢量衍射理论的分析方法 |
| 2.2.2 RCWA 对微光栅结构衍射特性的分析 |
| 2.3 基于RCWA 的软件工具 |
| 第三章 干涉刻蚀系统与实验方法 |
| 3.1 系统组件与光路结构 |
| 3.2 实验方法与具体步骤 |
| 3.2.1 控制软件与实验材料 |
| 3.2.2 干涉刻蚀实验步骤 |
| 3.3 微光栅结构的制作方案 |
| 第四章 硅表面微光栅结构的刻蚀实验 |
| 4.1 软件模拟 |
| 4.2 双光束干涉刻蚀一维线型微光栅结构 |
| 4.2.1 实验参数与结果讨论 |
| 4.2.2 不同脉冲个数刻蚀得到的样品的反射率 |
| 4.3 四光束干涉刻蚀二维正交微光栅结构的实验 |
| 4.4 影响实验结果因素的分析 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 结论与进一步研究方向 |
| 5.2 应用前景 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间公开发表的论文 |
| 致谢 |
（10）飞秒激光材料表面微加工（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 飞秒激光加工的特点 |
| 1.2 飞秒激光材料表面微加工研究进展 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第二章 飞秒激光单晶硅表面微加工 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.1.1 飞秒激光系统 |
| 2.1.2 焦点监测装置 |
| 2.1.3 机械位移平台 |
| 2.2 实验过程 |
| 2.3 实验结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 飞秒激光非晶合金表面微加工 |
| 3.1 飞秒激光非晶合金表面加工实验 |
| 3.1.1 实验装置 |
| 3.1.2 实验过程 |
| 3.2 实验结果 |
| 3.2.1 飞秒激光烧蚀非晶表面形貌 |
| 3.2.2 飞秒激光烧蚀非晶合金亚表面结构 |
| 3.2.3 飞秒激光切割非晶合金 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 飞秒激光加工纯金属镍 |
| 4.1 飞秒激光加工金属镍实验 |
| 4.2 飞秒激光加工金属镍实验结果 |
| 4.2.1 飞秒激光烧蚀表面形貌 |
| 4.2.2 随机纳米结构的形成机制 |
| 4.2.3 双温方程计算 |
| 4.2.4 飞秒激光烧蚀金属镍亚表面微结构 |
| 4.2.5 随机纳米结构吸收性能 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、纳焦飞秒激光在有机材料表面刻划微结构光栅的研究（论文参考文献）
- [1]仿生高效剪切结构的设计与试验[D]. 王慧鑫. 吉林大学, 2020(03)
- [2]飞秒激光对金属表面的高效率亚波长刻蚀研究[D]. 郑昕. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(01)
- [3]钙钛矿发光二极管的器件结构和性能优化研究[D]. 刘禹杉. 吉林大学, 2019(02)
- [4]纳秒激光表面织构的可控底部形状形成机理研究[D]. 胡璐瑶. 江苏大学, 2019(02)
- [5]高重复频率纳焦单脉冲能量飞秒激光巩膜蚀除的基础研究[D]. 金灵. 华中科技大学, 2016(08)
- [6]飞秒激光固体材料表面微纳结构制备及其功能特性的研究[D]. 陶海岩. 长春理工大学, 2014(07)
- [7]分布反馈式有机半导体激光器性能优化的研究[D]. 田桢熔. 长春理工大学, 2013(08)
- [8]微光学元器件的激光微纳制备及性能表征[D]. 林晓锋. 吉林大学, 2012(09)
- [9]硅表面微光栅结构的纳秒激光干涉刻蚀研究[D]. 朱冀梁. 苏州大学, 2009(09)
- [10]飞秒激光材料表面微加工[D]. 李珣. 天津大学, 2008(07)