Initiator-free photo-crosslinkable cellulose-based resists for fabricating submicron patterns via direct laser writing
本文通过合成含硫醇和烯烃/甲基丙烯酸侧基的双功能二醋酸纤维素衍生物，开发了无需光引发剂即可通过双光子直接激光写入和紫外照射交联的生物基光刻胶，用于制备亚微米图案。
2022-11-02 physics.app-ph physics.optics
Dynamic multi-focus laser writing with acousto-optofluidics
材料的激光写入通常通过单个聚焦光束在样品上的顺序扫描来执行。这个过程非常耗时，并且会严重限制激光系统在关键应用中的吞吐量，例如手术，微电子或制造。在这里，我们报告了一种基于超声波在液体中的并行化策略，将光分解成多个细光束。调整超声的振幅、频率或相位允许可调谐的多焦点分布，具有亚微秒控制。当与样品平移相结合时，光的动态分裂导致高通量激光加工，如通过局部修改金属，聚合物和陶瓷的形态和润湿性特性所证明的。这些结果说明了声光流体系统是如何成为快速多焦点生成的通用工具，并在成像或光学捕获等领域产生潜在影响。
2019-07-19 physics.app-ph physics.optics
Fabrication of high quality factor lithium niobate double-disk using a femtosecond laser
利用飞秒激光辅助离子束铣削技术制备了高品质因数的双盘回音壁微腔。使用这种方法，两个垂直堆叠的30微米直径的磁盘与200 nm的间隙制造。使用我们的器件，光学品质因数高达1.2* 10 ^5。我们的方法是可扩展的，在一个芯片上制造多个磁盘。
2017-10-20 physics.app-ph physics.optics
Single-step fabrication of surface waveguides in fused silica with few-cycle laser pulses
利用超短脉冲激光直接写入表面波导是实现全激光制造对环境敏感的光子集成电路的关键技术。在这封信中，几个周期的激光脉冲（与一个子10 fs的持续时间）被用来生产在非掺杂，非涂层熔融石英基板的次表面波导。该制造技术依赖于低于纳米孔形成阈值的激光诱导微致密化。所制造的波导的光学损耗由覆盖层的光学性质决定。我们测量了损耗从小于0.1~dB/mm（空气覆盖）到2.8~dB/mm（浸油）。
2019-08-29 physics.app-ph physics.optics
Direct Laser Writing of Birefringent Photonic Crystals for the Infrared Spectral Range
利用激光直写技术制备红外光学光子晶体是一种基于双光子聚合的方法。双光子聚合技术是一种突破性的红外波段全介质光子晶体的制备技术，它可以合成具有任意几何形状和排列的均匀结构的大规模阵列。然而，在红外光谱范围内提供双折射光学响应的全介电光子晶体还没有使用直接激光写入技术来证明。在这里，我们探讨的形式双折射观察到的光子晶体阵列的亚波长尺寸的倾斜聚合物微丝。这里研究的光子晶体是在一个单一的制造步骤中使用直接激光写入的红外透明光致抗蚀剂（IP-Dip）。在中红外光谱范围内，在$λ$ $\approx$ 6.5~ $μ$ m处，观察到了光子晶体的交叉偏振反射率随面内取向的强烈反差。该观察结果指示各向异性光学行为。基于有限元的技术证实了实验观察到的反应定性。
2019-09-28 physics.app-ph physics.optics
High fill factor confocal compound eyes fabricated by direct laser writing for better imaging quality
我们利用激光直写技术制作了两种100%填充因子的复眼结构，包括每个微透镜单元焦距相同的传统复眼（CVCE）和特殊设计的共焦复眼（CFCE）。对于CFCE，每个微透镜单元的焦距由其位置确定，并且等于微透镜单元和图像传感器之间的距离。在这封信中，CVCE和CFCE的光学性能进行了测试和比较。结果表明，与CVCE相比，CFCE可提高聚焦效率约7%，扩大成像面积约25%，且在视场边缘具有更好的成像质量。
2022-01-06 physics.app-ph physics.optics
Far-field Compound Super-resolution Lens for direct laser writing of arbitrary nano patterns and beyond
提出并实现了一种低成本的用于亚波长激光直接扫描写入的复合超分辨透镜，该透镜由平凸透镜和微球透镜（PCM）组成。该PCM透镜在空气中（距透镜约6 μ m）可实现远场~λ/3.5的超分辨率，超过了现有商用物镜的分辨率极限，是同类产品中的第一个。利用已开发的PCM透镜，可以在各种基底上以简单、低成本的方式直接制作任意的纳米图案。该透镜还可以用于其他应用，包括纳米成像和传感以及共焦配置。这项工作可能会导致下一代低成本直接激光纳米加工机和超分辨率成像纳米显微镜的发展。
2019-10-08 physics.app-ph physics.optics
Comprehensive fabrication of SNAP microresonators by a femtosecond laser
利用飞秒激光在光纤内部刻划轴向取向的线，可以制备出沿光纤轴向具有纳米级有效半径变化的表面纳米级轴向光子微谐振腔。飞秒激光刻写技术中可变参数的优化对于ERV的柔性和超高精度控制具有重要意义，这对SNAP器件的性能至关重要。在这里，我们提出了第一个系统的调查之间的关系，各种可控的制造参数和引入ERV的SNAP微谐振器。具体而言，定性和定量的处理原则被揭示。作为原理验证，通过综合优化工艺参数，我们实现了具有轴向尺寸小和ERV最大的SNAP微谐振器，这是其他SNAP工艺几乎不可能实现的。我们的工作促进飞秒激光刻写技术是一种灵活和多功能的方法，用于制造具有超高精度，超低损耗和高鲁棒性的SNAP器件。
2020-11-16 physics.app-ph physics.optics
Micromachining & FBG fabrication using point by point technique utilizing femto-second laser
光纤光栅在传感器和激光器件中有着广泛的应用。在这项工作中，我们制作了光纤光栅使用点对点（PbP）技术利用飞秒激光。通过改变光栅长度、光纤夹持器位置、激光功率和镀膜层，研究了光纤光栅的光谱特性。在小模场直径光纤上制作了Fs光纤光栅，传输深度提高到2.5dB。随着平移台速度的变化，观察到中心波长从1520 nm移动到1568 nm。飞秒光纤光栅可用于高压传感、高温传感和危险环境监测。
2022-10-13 physics.app-ph physics.optics
Laser nano-fabrication inside silicon with spatial beam modulation and non-local seeding
硅可以说是现代技术中最重要的材料，但硅的纳米制造仅限于其表面。现有的光刻方法无法在不改变晶片表面的情况下穿透晶片表面，而新兴的基于激光的表面下或芯片内制造仍然保持> 1微米的分辨率。此外，可用的方法不允许在晶片内部深处以亚微米精度进行定位或调制。打破这些空间障碍的基本困难是双重的，即，晶片内部复杂的非线性效应和激光的固有衍射极限。在这里，我们通过使用结构化激光束和利用预先形成的表面下结构作为种子来克服这些挑战，以便在硅内部建立第一个受控的纳米制造能力。我们展示了特征尺寸低至100 nm +- 25 nm的掩埋纳米结构，具有亚波长和多维控制;从而提高了一个数量级的最新技术水平。为了展示光子能力，我们制造了第一个芯片内纳米光子元件，即，纳米光栅记录衍射效率和光谱控制。报道的进展是朝着芯片内纳米光子系统，微/纳米流体和NEMS/MEMS以及3D电子光子集成迈出的重要一步。
2023-02-25 physics.app-ph physics.optics
Local laser oxidation of titanium film for post-fabrication trimming of photonic integrated circuits
研究了激光局部氧化钛薄膜对介质光波导损耗和有效折射率的影响。一个精细的相位控制的工作点和消光比增强高达57 dB的集成光Ti：LiNbO 3马赫-曾德尔调制器被证明。该技术仅轻微影响电介质波导材料，并且非常有希望用于基于不同材料平台和制造技术的电介质波导的光子器件的高精度永久修整。
2022-09-24 physics.app-ph physics.optics
Ultra-high-speed high-resolution laser lithography for lithium niobate integrated photonics
光刻辅助化学机械蚀刻（PLACE）是一种专门开发用于在薄膜锂酸盐（TFLN）上制造高质量大规模光子集成电路（PIC）的技术，其使得能够制造从高质量（高Q）微谐振器和低损耗波导到电光（EO）可调谐激光器和波导放大器的一系列PIC构建块。针对PIC器件和系统的高产量制造，我们已经开发了一种超高速高分辨率激光光刻制造系统，采用高重复频率飞秒激光和高速多边形激光扫描仪，通过该光刻制造系统，在200 nm的空间分辨率下，光刻制造效率为4.8 cm 2/h。我们展示了基于TFLN的光子结构，光学相位掩模以及彩色印刷的晶圆级制造
2023-03-01 physics.app-ph physics.optics
Characterization of Two-photon Photopolymerization Fabrication using High-speed Optical Diffraction Tomography
双光子光聚合（TPP）最近已成为用于制造三维（3D）微米和纳米结构的流行方法。再现保真度的设计的微米和纳米结构的影响实验的写入条件，包括激光功率，曝光时间等，以确定适当的写入参数，表征的形态特征和表面粗糙度在实验过程中是必要的。TPP的传统表征方法，例如，扫描电子显微镜和原子力显微镜的速度有限，并且在没有侵入性方法的情况下不能研究内部结构。光学衍射层析成像（ODT）是一种新兴的无标记三维成像技术，其基础是以衍射极限分辨率重建物体的三维折射率分布。在这里，我们提出了一种非侵入性的解决方案，使用高速ODT技术来全面表征TPP制造的结构，这可以消除复杂的样品制备，例如荧光标记或金属涂层，并实现6 ms的完整3D测量时间。通过可视化和研究不同的TPP制造的结构，包括嵌入式螺旋和立方体，通过ODT系统，制造质量，包括3D形态特征、曝光水平和表面粗糙度。结果表明，我们的方法可以有效地提高TPP的制造质量和再现性，对纳米纤维界产生影响。
2022-07-10 physics.app-ph physics.optics
Selective laser etching of displays: Closing the gap between optical simulations and fabrication
本文研究显示器玻璃的选择性激光蚀刻，通过全息3D分束器聚焦超短激光脉冲在玻璃内部产生III型改性，结合KOH蚀刻实现玻璃分离，并通过湿化学工艺仿真与实验对比验证效果，弥合了光学仿真与制造之间的差距。
2024-03-25 physics.app-ph physics.optics
Suppression of bend loss in writing of three-dimensional optical waveguides with femtosecond laser pulses
我们提供了一个解决方案，朝着紧凑和低损耗的三维（3D）光子电路的飞秒激光直写的3D波导在熔融石英。我们通过将波导夹在由玻璃内部改性形成的一对壁之间来抑制弯曲损耗。我们的方法可以减少弯曲半径为15 mm的弯曲波导的弯曲损耗超过一个数量级。
2018-02-08 physics.app-ph
Convection, Heat Generation and Particle Deposition in Direct Laser Writing of Metallic Microstructures
三维金属微结构可用作医学中的支架，通信中的超宽带天线，微机械部件或光子学中更基本的结构，如超材料。使用三维激光光刻直接金属印刷这种结构是一种有前途的方法，但由于制造速度、表面质量和所得结构的稳定性到目前为止受到限制，因此尚未广泛应用。为了确定的限制因素，我们调查的光粒子相互作用和不同的扫描速度对热生成和粒子沉积在银的直接激光写入的影响。我们介绍了一个理论模型，捕捉颗粒和热量的扩散，以及光致抗蚀剂的流体动力学。化学反应被排除在模型之外，但粒子的产生使用实验数据进行校准。我们发现，光学力一般超越那些由于对流的光致抗蚀剂。模拟预测过热的光致抗蚀剂在激光功率类似于实验中发现的。系统的热敏性基本上由激光焦点中存在的最大颗粒决定。我们的研究结果表明，为了改善颗粒沉积，并实现更高的写入速度在金属直接激光写入，新兴的颗粒的强大的光学捕获是可取的。此外，对颗粒尺寸的精确控制降低了自发过热的风险。
2021-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Raman Microspectroscopy for Real-Time Structure Indicator in Ultrafast Laser Writing
本文提出利用拉曼显微光谱实时评估飞秒激光写入金刚石石墨电极的电学性能，以1332 cm⁻¹ sp3谱线耗尽作为电阻预测指标，并结合高光谱解混方法，为规格驱动的飞秒激光微加工提供通用监测方案。
2025-11-08 physics.app-ph physics.optics
Direct and High-Throughput Fabrication of Mie-Resonant Metasurfaces via Single-Pulse Laser Interference
具有Mie型电和磁共振的高折射率介电超颖表面在诸如成像、传感、光致发光等各种应用中引起了极大的兴趣，这导致了高效的大规模制造技术的必要性。为了解决这个问题，在这里，我们演示了使用单脉冲激光干涉直接图案化的非晶硅薄膜成阵列的米氏谐振器。所提出的技术基于激光干涉诱导的去湿。激光脉冲能量的精确控制使得能够在跨越数十微米的区域中制造有序的介电超颖表面，并且由单个激光发射的数千个半球形纳米颗粒组成。所制造的纳米粒子表现出与波长相关的光学响应与强电偶极子签名。预沉积的硅膜厚度的变化允许在目标可见光和红外光谱范围内定制谐振。这种直接和高产量的制造铺平了道路，以一个简单的实现空间不变的超表面为基础的设备。
2020-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Fabrication of porous microrings via laser printing and ion-beam post-etching
脉冲激光干法印刷贵金属微环具有可调的内部多孔结构，这可以通过离子束蚀刻后程序显示，被证明。在适当的气体环境中，通过改变入射脉冲能量和在磁控管沉积金膜的过程中控制的氮掺杂水平，在宽范围内调谐微环内的孔隙的平均尺寸和绝对尺寸。所制造的多孔微环被证明提供了许多倍的近场增强的入射电磁场，这是证实了映射的特征拉曼光谱带的纳米厚的覆盖层的罗丹明6 G染料分子和支持有限差分时域计算。所提出的激光印刷/离子束蚀刻方法被证明是一种独特的工具，旨在设计和制造多功能等离子体结构和超表面，用于基于表面增强红外吸收、拉曼散射和光致发光检测方案的光谱生物识别。
2017-07-26 physics.app-ph physics.optics
Feedback-assisted Femtosecond Pulsed Laser Ablation of Non-Planar Metal Surfaces: Fabrication of Optical Apertures on Tapered Fibers for Optical Neural Interfaces
我们提出了一种反馈辅助的激光直写方法来进行纤维光学器件的激光烧蚀，其中它们的光收集信号被用来优化它们的性能。飞秒脉冲激光束被用来烧蚀沉积在锥形光纤周围的金属涂层，用于显示该方法对具有小曲率半径的图案化器件的适用性。在处理过程中，相同的脉冲在周围环境中产生双光子荧光，并且监测信号以通过光谱分析来识别随时间的不同图案化方案。所采用的飞秒光束主要与金属涂层相互作用，留下几乎完整的底层二氧化硅，并使荧光耦合到一个特定的子集的导模，验证了远场分析。虽然这里描述的方法用于锥形光纤，用于获得有效的光收集在光学神经接口领域，它可以很容易地扩展到其他基于波导的设备，并代表了一种通用的方法，以支持实现闭环激光烧蚀系统的纤维光学。
2020-04-20 physics.app-ph physics.optics
All Epitaxial Fabrication of a Nanowire Plasmon Laser Structure
采用全外延方法制备了由铝等离子体金属/ SiNx电介质/ InGaN量子阱壳包围p-GaN纳米线芯的同轴等离子体激光器结构。从垂直排列的纳米线阵列和转移到透明载体晶片上的水平排列的纳米线中观察到强的紫外线发光。
2020-09-02 physics.app-ph
Hyper Resolution Two Photon Direct Laser Writing using ENZ Nano-Cavity
报道了一种提高双光子激光直写光刻分辨率的新技术。由于特殊的$\varepsilon_{NZ}$（近零）超材料特性实现了高准直，超薄介电超分辨纳米结构触手可及。相对于标准的直接激光写入方法，分别在高度和宽度上实现了$89\%$和$50\%$的尺寸减小，其中结构的高度在5nm和50nm之间可调。检索到的2D制造参数用于制造超分辨3D结构。特别地，已经实现了达芬奇的\textit{"Lady with an Ermine"}的高度详细的介电浅浮雕（全高度为500 nm）。概念验证结果显示了防伪应用、平面光学和光子学领域当前和趋势性研究方案的有趣线索。
2020-07-27 physics.app-ph
Single-step fabrication of high performance extraordinary transmission plasmonic metasurfaces employing ultrafast lasers
等离子体超颖表面基于特殊的光学透射效应（EOT），可以有效地透射从可见光到远红外的特定光谱波段，在紧凑型多光谱成像、生物和化学传感、彩色显示等重要技术领域有着广泛的应用。然而，由于它们的亚波长性质，EOT超颖表面现在用纳米和微米光刻技术制造，需要许多处理步骤并且在昂贵的洁净室环境中进行。在这项工作中，我们提出并实验证明了一种新的，单步工艺的快速制造高性能的中，长波红外EOT超颖表面采用超快直接激光写入（DLW）。微孔阵列组成的非凡的传输超颖表面的面积为4平方毫米的时间尺度的单位分钟，采用单脉冲烧蚀的40纳米厚的金膜上的电介质基板上安装在一个高精度的电动阶段。我们展示了如何通过仔细表征只有三个关键的实验参数对加工的微观形貌（即激光脉冲能量，扫描速度和光束整形狭缝）的影响，我们可以有按需控制的光学特性的非凡的传输效应的传输波长，品质因数和偏振灵敏度的共振。为了说明这一概念，一组EOT超颖表面具有不同的性能和操作在不同的光谱制度已经成功地设计，制造和测试。透射率测量和数值模拟之间的比较表明，所有制造的设备表现出预期的，从而证明了所提出的制造方法的高性能，灵活性和可靠性。
2022-01-25 physics.app-ph physics.optics
Laser writing of scalable single colour centre in silicon carbide
碳化硅（SiC）单光子发射体作为量子光子系统正引起人们的关注。然而，为了实现可扩展的设备，必须根据需要在期望的位置产生单光子发射器。在这里，我们报告的控制创建单硅空位（$V_{Si}$）中心在4 H-SiC使用激光写入没有任何后退火过程。由于在写入设备和非退火过程中的像差校正，我们产生单$V_{Si}$中心，产率高达30%，位于约80 nm的横向平面中的所需位置。我们还研究了激光写入$V_{Si}$中心的光物理，并得出结论，大约有16个光子参与了激光写入$V_{Si}$中心的过程。我们的研究结果代表了一个强大的工具，在量子技术的SiC单$V_{Si}$中心的制造，并提供了进一步的见解激光写入缺陷的电介质材料。
2018-12-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Laser writing of bright colours on near-percolation plasmonic reflector arrays
通过表面纳米结构化的着色由于利用环境友好的可回收材料和产生非漂白颜色而吸引了大量关注[1-8]。最近，人们发现可以将彩色打印的任务委托给激光后处理，以修改精心设计和制造的纳米结构[9，10]。在这里，我们采取了结构彩色打印发展的下一个关键步骤，即放弃预制的纳米结构，而使用介电金属三明治顶部的近渗滤金属膜，即，近渗滤等离子体反射器阵列。用强聚焦的钛蓝宝石激光束快速扫描（~ 20 μm/s）在100 nm厚的金层上由30 nm薄的二氧化硅层支撑的4 nm薄的岛状金膜，同时将平均激光功率从1调整到10 mW，我们通过激光加热诱导的金岛的合并和重塑产生从绿色到红色的明亮颜色。强烈加热的岛的选择和它们的重塑，都源于等离子体共振的激发，受到激光照射的偏振方向的强烈影响，因此只有当用相同的偏振观察时，产生的颜色才很明显。相反，具有圆偏振的激光彩色写入产生明亮的偏振无关的彩色图像。近逾渗反射器阵列的制造过程非常简单，可大规模生产，而激光诱导的修改固有地发生在亚波长分辨率。这种独特的显着特征的组合使得为激光彩色书写开发的方法易于实际实施，并在从用于安全标记的纳米级图案到用于装饰的大规模彩色印刷的各种应用中使用。
2018-08-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Volume Fabrication of Quantum Cascade Lasers on 200 mm-CMOS pilot line
量子级联激光器的制造成本仍然是采用该技术进行化学传感的主要瓶颈。基于CMOS工艺的硅基中红外光源集成技术为大批量、低成本的中红外光源的制备奠定了基础。此外，基于Si的制造平台的使用为QCL中波长红光源与基于SiGe的波导的共集成开辟了道路，允许实现完全集成在平面衬底上的光学传感器。我们在这里报告的DFB-QCL源的制造和表征使用顶部金属光栅的方法工作在7.4微米完全实现我们的200毫米CMOS试验线。这些QCL的阈值电流密度为2.5 kA/cm ~ 2，线宽为0.16 cm ~（-1），具有较高的制造成品率。这种方法为硅芯片级的中红外光谱仪铺平了道路。
2019-10-21 physics.app-ph
X-ray Writing of Fiber Bragg Gratings (FBGs)
纳米光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Gratings，FBG）的制备是纤维光学的关键工艺之一，在数据通信和数百公里的分布式遥感中有着重要的应用。然而，FBG的制造具有挑战性。为了满足这种需求，我们提出了一种新的方法来写FBG使用高通量同步X射线与纳米级金/硅光栅调制的X射线通量，从而改变光纤的折射率对比度，形成FBG。在美国阿贡国家实验室（ANL）的纳米材料中心（CNM）制备了高长径比的纳米金/硅（Au/Si）光纤光栅，并在该实验室的先进光子源（APS）上进行了光纤光栅的X射线写入的初步实验。初步实验表明，光纤光栅的X射线写入方法具有良好的效果。
2020-07-01 physics.app-ph
On-chip Rotated Polarization Directional Coupler Fabricated by Femtosecond Laser Direct Writing
提出了一种基于光子芯片的旋转偏振定向耦合器。我们提出了一种双轨道的方法来改变相邻轨道之间的折射率分布，形成具有任意双折射光轴的单波导。我们构造了一个RPDC与两个轴旋转波导耦合在一个强的制度。对于相应的正交偏振，得到的平均消光比约为16dB和20dB。通过重构Stokes矢量来测试RPDC的投影性能，在0个$^\circ$和45个$^\circ$ RPDC中，对理想初始态的平均投影率分别达到98.1%和96.0%。
2018-12-19 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Micromachining of PMN-PT Crystals with Ultrashort Laser Pulses
钛酸镁铅（PMN-PT）是一种性能优良的传感和驱动材料。先进的超小型PMN-PT基器件的制造依赖于PMN-PT薄膜或块状衬底的微加工的复杂程序的可用性。目前报道的方法包括化学蚀刻、准分子激光烧蚀和离子铣削。为了确保优异的器件性能，微机械加工工艺的关键强制性特征是尽可能保持衬底的晶体质量;换句话说，制造方法必须引起低密度的裂纹和其他类型的缺陷。在这项工作中，我们展示了一种采用绿色飞秒激光脉冲制造高质量PMN-PT微机械致动器的相对快速的过程。所制造的器件的特征在于没有延伸的裂纹和具有相对低的粗糙度的良好限定的边缘，这有利于将纳米材料进一步集成到压电致动器上。
2018-11-29 physics.app-ph physics.optics
Laser Processing For 3D Junctionless Transistor Fabrication
为了充分利用无结晶体管（JLT）的低成本和低温特性，我们研究了475摄氏度的工艺，以在晶片上形成绝缘体上的薄多晶硅层。我们制作了一个13 nm的掺杂（磷，1 E19原子/厘米3）多晶硅薄膜具有良好的粗糙度值（Rmax= 1.6nm和RMS=0.2nm）。使用纳秒（ns）激光退火晶粒尺寸优化的指导方针。
2020-11-30 physics.app-ph
Micro-optics fabrication using blurred tomography
本文提出模糊层析成像方法，通过模糊写入光束消除层状伪影，实现毫米级光滑光学元件的快速制造，并展示了透镜、微透镜阵列及光纤套印等应用。
2024-01-16 physics.app-ph physics.optics
Phase mask fabrication for multi-plane light conversion using grayscale lithography
本文提出利用灰度光刻制备MPLC相位掩模，实现高保真模式转换，具有高精度和可扩展性。
2025-09-11 physics.app-ph physics.optics
Tunable kHz distributed feedback fiber laser enabled by glass additive-manufacturing
本文利用激光粉末沉积增材制造掺铒石英光纤，并在16 mm光纤中写入相移光栅，实现了毫瓦级、线宽小于704 kHz的可调谐分布式反馈光纤激光器，后向斜率效率达24%，展示了非传统制造路线快速制备先进光纤器件的潜力。
2024-07-26 physics.app-ph physics.optics
Photonic Crystal Spatial Filters Fabricated by Femtosecond Pulsed Bessel Beam
我们提出并实验证明飞秒激光直接写入贝塞尔光束的光子晶体的空间滤波功能的制造。这样的过滤器是机械稳定的，小（毫米级）的大小，不需要直接访问远场域，因此，在小型和微型激光器的腔内空间滤波应用的优秀候选人。该技术允许在玻璃中制造有效的光子晶体空间滤波器，其具有在宽角度（高达10度）的近0%透射角阻带之间的近100%透射的窄角度（~1度）通带。我们发现，这种技术不仅可以显着缩短制作时间，而且还允许制作大规模的无缺陷光子晶体空间滤波器具有较宽的滤波带。
2019-08-07 physics.app-ph physics.optics
Tuning the period of femtosecond laser induced surface structures in steel: from angled incidence to quill writing
在一定条件下，金属表面暴露于多个超短激光脉冲导致形成定义明确的周期性表面结构。我们展示了如何通过控制材料中触发的复杂相互作用机制，在很宽的范围内调整钢中这种结构的周期。在影响诱导结构的性质的不同照射参数中，激光束的入射角占据突出的作用。我们提出了一个实验和理论研究的角度依赖于钢照射时，与激光脉冲的持续时间为120 fs和800 nm的波长，同时以恒定的速度移动样品。我们的研究结果可以分为两个部分。首先，我们观察到两个不同的波纹周期在钢表面的空间共存，都具有反向缩放角度增加，这是有关的前向和后向传播的表面等离子体激元。为了理解潜在的物理现象，我们扩展了最近开发的模型，考虑到吸收金属（介电函数的大虚部）的情况下的表面粗糙度的定量特性，并获得了良好的匹配与实验观察到的角度依赖性。作为第二个重要的发现，我们观察到的羽毛笔书写效果，也称为非互易性的写作，在一个显着的变化的纹波周期后，扭转样品的运动方向的形式。到目前为止，这种显着的现象只在电介质材料中观察到，我们的工作也强调了它在激光表面处理中的重要性。我们属性的对称性破缺的起源静态多脉冲照射后引起的非对称的微米和纳米级的粗糙度，导致耦合表面等离子体激元的波矢量的非对称修改。
2020-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Direct laser writing of high aspect ratio nanochannels for nanofluidics
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）
本研究通过直接激光写入技术在金刚石薄膜和玻璃基底间制备高宽比纳米通道，实现了光学可访问和流体功能的纳米结构，拓展了纳米流体学的应用前景。
2026-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Combining one and two photon polymerization for accelerated high performance (3+1)D photonic integration
元件尺寸接近物理极限的密集高效电路是高性能集成的标志。然而，目前的制造技术主要局限于2D光刻，并且由开关电子信号线引起的热能耗散对真正的3D电子集成提出了根本挑战。光子学减少了这个问题，并且光致树脂的直接激光写入是用于3D光子集成的有前途的高分辨率工具。在这里，我们首次将单光子和双光子聚合（TPP）用于波导集成，大大加快了制造过程并增加了光学限制。3D增材打印基于飞秒TPP，而用UV灯进行全面照射会在整个3D芯片中诱导单光子聚合（single photon polymerization，简称PPTP）。我们局部地和动态地调整写入条件以实现（3+1）D \emph{flash} -TPP：波导芯以相邻写入体素之间的小距离印刷以确保平滑的界面，机械支撑结构以体素之间的最大距离印刷以加速该过程。最后，整个芯片的\emph{passive}体积不是波导芯或机械支撑的一部分，通过UV覆盖辐射在单个实例中聚合。这使制造时间与被动体积的大小成比例。我们成功地印刷了长度为6~mm的垂直单模波导，其数值孔径高达0.16。值得注意的是，我们实现了非常低的-0.26 dB注入和非常低的传播损耗（-1.36 dB/mm），这在标准集成硅光子学的一个数量级内。最后，在我们的测量不确定度范围内，我们的波导的光学性能在120天内没有恶化。
2021-12-14 physics.app-ph physics.optics
A complete fs-laser-ablation route to miniaturized single-crystal PMN-PT piezoelectric actuators
Vorarlberg University of Applied Sciences（福拉尔贝格应用科学大学）；Johannes Kepler University（约翰内斯·开普勒大学）；University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；Sapienza University of Rome（罗马第一大学）；University of Oviedo（奥维耶多大学）
本文提出了一种基于飞秒激光烧蚀的新型微小压电执行器制备方法，通过局部减薄策略实现更小尺寸，降低工作电压并实现量子光源集成，展示了飞秒激光加工在压电执行器中的应用潜力。
2026-03-18 physics.app-ph physics.optics
Design and Fabrication of Microfluidic Micro-Membranes by means of Two-Photon Polymerization
本文提出利用双光子聚合技术制造微膜，实现微流体设备的新应用。
2025-11-26 physics.app-ph physics.optics
Holographic Resonant Laser Printing of metasurfaces using plasmonic template
与传统的光栅写入和点阵显示器（DMD）写入相比，具有空间光调制器（SLM）的激光打印具有几个优点：多像素曝光、高功率耐久性和用于计算机生成全息图（CGH）的现有软件。我们提出了一种基于SLM的超快激光打印的等离子体超颖表面的设计和制造技术。作为原理的证明，我们已经使用这种技术来激光打印等离子体超透镜以及高分辨率等离子体彩色装饰。高吞吐量全息共振激光打印（HRLP）方法能够按需大规模生产定制的超颖表面。
2018-01-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Additive manufactured isotropic NdFeB magnets by stereolithography, fused filament fabrication, and selective laser sintering
磁性各向同性NdFeB粉末通过以下增材制造方法进行加工：（i）立体光刻（SLA），（ii）熔丝制造（FFF）和（iii）选择性激光烧结（SLS）。首次使用基于立体光刻的方法来3D打印硬磁材料。FFF和SLA使用聚合物基质材料作为粘合剂，SLS直接烧结粉末。所有方法都使用相同的硬磁NdFeB粉末材料。具有优异表面质量的小特征尺寸的复杂磁体可以用SLA打印。研究和比较了处理后样品的磁性能。SLA可以打印剩磁为388 mT、矫顽力为0.923 T的磁体。一个复杂的速度轮传感应用的磁性设计，并与所有的方法打印。
2019-11-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Fabrication of highly uniform laser-induced periodic structures on polycarbonate via UV femtosecond pulses
本文系统研究258 nm飞秒激光在聚碳酸酯上制备LIPSS，揭示线偏振低激发可提高均匀性、圆偏振形成纳米球状微结构，并结合Sipe理论和超快动力学模型解释机理，同时表征了诱导结构的润湿性与光学性能变化。
2025-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Deterministic Laser Writing of Spin Defects in Nanophotonic Cavities
本研究利用纳秒脉冲激光在4H-碳化硅光子晶体腔中直接写入自旋缺陷，实现实时原位形成与表征，无需退火，为量子网络节点中腔-发射体耦合工程提供新途径。
2022-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Monolithically Integrated Perovskite Semiconductor Lasers on Silicon Photonic Chips by Scalable Top-Down Fabrication
金属卤化物钙钛矿是一种很有前途的激光材料，可用于实现硅光子集成电路（PIC）的关键部件-单片集成激光源。钙钛矿可以从溶液中沉积，并且仅需要低温处理，从而显著降低成本，并且与通过昂贵且低效的III-V族半导体混合集成实现的最先进的激光器相比，能够实现新的PIC架构。然而，到目前为止，由于钙钛矿的化学敏感性，还没有建立基于光学光刻的微制造工艺，因此也没有建立基于现有半导体制造基础设施的微制造工艺。在这里，介绍了第一个通过这种自上而下的工艺单片集成到氮化硅PIC中的甲基铵碘化铅钙钛矿微盘激光器。该激光器在室温下显示出单片集成激光器的创纪录的低激射阈值4.7 $μ$ Jcm $^{-2}$，该激光器是CMOS兼容的，并且可以集成在后端线（BEOL）工艺中。
2019-07-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Surface defects in carbon-doped hexagonal boron nitride for negative-contrast direct laser writing
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Institute for Functional Intelligent Materials, National University of Singapore（新加坡国立大学功能智能材料研究所）；National Institute of Material Science（日本物质材料研究机构）；Research Center for Functional Materials, National Institute of Material Science（日本物质材料研究机构功能材料研究中心）；International Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute of Material Science（日本物质材料研究机构国际纳米材料中心）
碳掺杂六方氮化硼中的表面缺陷通过光驱动结构重构和表面化学实现负对比直接激光写入，用于设计任意几何发光图案。
2026-02-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.app-ph
Printing via Laser-Induced Forward Transfer and the Future of Digital Manufacturing
本文综述激光诱导正向转移（LIFT）技术的原理、材料适应性与研究现状，并基于近三十年论文和引用数据梳理其地理及机构分布，展望其在数字制造中的作用。
2023-04-26 physics.app-ph
3D large-scale fused silica microfluidic chips enabled by hybrid laser microfabrication for continuous-flow UV photochemical synthesis
我们展示了一种混合激光微加工方法，该方法结合了超快激光辅助化学蚀刻和二氧化碳激光器诱导原位熔融的技术优点，用于在熔融石英玻璃中制造厘米级和无键合的3D复杂中空微结构。利用所开发的方法，可以可靠地制造具有集成的3D级联微混合单元的大规模熔融石英微流控芯片。使用所制造的芯片展示了在~280 nm的UV LED照射下的高性能片上混合和连续流光化学合成，表明用于片上光化学合成的高度透明的全玻璃微流体反应器的通用制造的强大能力。
2022-03-09 physics.app-ph
Green laser powder bed fusion based fabrication and rate-dependent mechanical properties of copper lattices
由周期性固体框架和孔隙组成的晶格结构由于其高比强度和大变形而可用于能量吸收应用。然而，这些结构通常遭受屈服后软化，这源于可用材料选择的有限塑性。本研究的目的是解决这个问题，通过制造由延展性纯铜（Cu）制成的晶格结构。首次采用绿光（λ = 515 nm）激光粉末床熔融（L-PBF）制备了Cu晶格结构。结构和显微结构分析证实，晶格结构由定义明确的晶胞组成，并显示出致密的显微结构。在~0.001 /s ~~1000 /s的应变速率范围内研究了该合金的变形行为。应力-应变曲线表现出平滑和连续的变形，没有任何屈服后软化，这可以归因于铜的内在力学性能。与死后显微镜检查相关联，纯铜晶格结构的率相关的变形行为进行了研究和合理化。目前的工作表明，复杂的铜结构可以制造L-PBF与绿色激光和韧性金属制成的晶格结构是适合于动态加载应用。
2022-10-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Low power reconfigurability and reduced crosstalk in integrated photonic circuits fabricated by femtosecond laser micromachining
飞秒激光写入是一种功能强大的技术，它可以快速、低成本地制造具有独特三维几何形状的光子集成电路。特别是，通过热光移相器重新配置这种设备的可能性代表了一个重要的特征，用于生产自适应和可编程电路。然而，可扩展性受到当前热移相器的缺陷的强烈限制，其需要数百毫瓦来操作并且表现出大的热串扰。在这项工作中，利用绝热三维微结构将引起2π相移所需的功率降低到37 mW，并将串扰降低到几个百分点。进一步的改进表明，在真空中工作时，亚毫瓦级的功耗和可忽略的串扰。这些结果为飞秒激光写入制造的复杂可编程集成光子电路的演示铺平了道路，从而打开了集成量子光子学的令人兴奋的前景。
2020-09-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Fast Micron-Scale 3D Printing with a Resonant-Scanning Two-Photon Microscope
3D打印允许从数字设计中快速制造复杂的物体。一种3D打印工艺，直接激光写入，通过引导聚焦激光束穿过待创建的物体的形状来聚合光敏材料。最高分辨率的直接激光写入系统使用飞秒激光来实现双光子聚合。焦点（聚合）点通过机械平台或电流计控制的反射镜在所需物体的形状上转向。在这里，我们报告了一种新的高分辨率直接激光写入系统，采用共振镜扫描仪，以实现显着增加的打印速度比检流计或压电为基础的方法，同时保持分辨率的数量级为微米。这台打印机是基于一个软件的修改，以一个实验室可用的共振扫描双光子显微镜。我们展示了从硬件配置和控制软件到打印大约$400\times 400\times 350\;μ$ m的对象的完整过程链，并使用客观基准验证性能。这项工作在开源许可下发布，使微型3D打印可用于双光子显微镜用户的大型社区，并为精密打印设备的广泛使用铺平了道路。
2018-02-26 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Freeform microfluidic networks encapsulated in laser printed three-dimensional macro-scale glass objects
具有复杂三维（3D）结构的大规模微流体微系统在基础研究和工业应用中都有很高的需求，具有促进广泛的创新应用的潜力，如芯片实验室和芯片上的器官以及精细化学品的连续流制造。然而，这种系统的自由成形制造对于大多数当前制造技术在制造分辨率、灵活性和可实现的覆盖区尺寸方面仍然具有挑战性。在这里，我们报告了超短脉冲激光微制造自由形式的微流体回路，具有高纵横比和嵌入3D打印玻璃物体的可调直径。我们通过沿微流控通道仔细分布一串额外的访问端口来实现均匀的微流控通道直径，以避免薄微流控通道中的过蚀刻。在完成化学蚀刻之后，使用二氧化碳激光器诱导的局部玻璃熔化来密封额外的接入端口。我们展示了一个尺寸约为3 cm * 2.7 cm * 1.1 cm的熔融石英手模型，其中封装了整个血管系统。
2019-10-17 physics.app-ph
Making Graphene Nano Inductor Using Table Top Laser Engraver
由于器件小型化的迅猛发展，人们对所谓的纳米电子器件产生了极大的兴趣。微纳米电阻和电容的制备已经取得了一定的进展，但到目前为止，在纳米线圈电感方面的研究还很少。这是因为具有围绕金属芯盘绕的线的螺线管的设计的小型化的物理限制。因此，虽然晶体管变得越来越小，但电子产品中的基本电感器仍然相对庞大。几乎没有方法可以制造导电聚合物线圈和石墨烯基动力学纳米电感器，但它们的大规模制造过程很复杂，大多超出了目前可用的商业技术。因此，需要一种更简单、可扩展且鲁棒的制造技术来克服这一瓶颈。在这项工作中，我们展示了一种新的技术，包括使用激光雕刻机的（聚）乙烯醇（PVA）/氧化石墨烯膜复合材料，导致在一个大的感应效应的激光光刻。我们将这种行为归因于由通过π-π相互作用连接到还原氧化石墨烯薄片的聚乙炔链组成的高曲率扭曲螺旋位错型导电通路的形成，从而导致诱导效应。
2020-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
