Fabrication of polarization-independent single-mode waveguides in lithium niobate crystal with femtosecond laser pulses
报道了利用整形飞秒激光脉冲在锂离子电池晶体中制作凹陷包层光波导的研究。采用狭缝光束整形技术在包层上形成四边形,从而制作出模场尺寸可变的凹陷包层波导。我们表明,通过我们的技术制造的波导允许在垂直和水平方向偏振的光的单模传播。
2016-05-21 physics.optics
Fabrication of three-dimensional microdisk resonators in calcium fluoride by femtosecond laser micromachining
我们报道了利用水辅助飞秒激光微加工技术在芯片上制作氟化钙(CaF2)微盘谐振器。聚焦离子束(FIB)铣削用于产生超光滑侧壁。在1550 nm附近测得所制造的微谐振器的品质(Q)因子为4.2 × 10^4。的Q因子主要是有限的从磁盘的粗糙度仍然很高,由于飞秒激光微加工过程的底部表面的散射。该技术有利于在各种体晶材料上形成片上微谐振器,这可以有益于广泛的应用,例如非线性光学、量子光学和光子器件的芯片级集成。
2014-01-13 physics.optics
Low-threshold whispering-gallery-mode microlasers fabricated in a Nd: glass substrate by three-dimensional femtosecond laser micromachining
我们报道了利用飞秒激光三维微加工技术在钕玻璃芯片上制作回音壁模式微激光器。主要的制造过程包括通过飞秒激光烧蚀浸在水中的玻璃基板,然后通过CO2激光退火使表面平滑,由薄柱支撑的独立式微盘的制造。在室温下,用工作波长为780 nm的连续激光二极管泵浦,在低至69 μW的泵浦阈值下观察到激光输出。该技术允许在各种介电材料如玻璃和晶体中制造高品质因数的微腔。
2013-03-04 physics.optics
Deciphering Carrier Dynamics in Polycarbonate Following Excitation with Ultrashort Laser Pulses
本文以聚碳酸酯为对象,结合扩展理论模型与飞秒瞬态吸收光谱,解析超短激光激发下的载流子动力学,揭示了自陷激子能级、复合时间、非线性折射率及光学击穿阈值等关键参数。
2025-02-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Fast fabrication of optical vortex generators by femtosecond laser ablation
利用飞秒激光烧蚀玻璃上的金膜,实现了基于q板设计的涡旋光束微光学元件的快速制备。使用电流计扫描仪以5 mm/s的写入速度在约1分钟内制备直径约0.5mm的Q板。光栅的周期为0.8微米,槽宽为250 nm,实现了使用飞秒激光烧蚀在343 nm波长。在633 nm波长下对光学涡旋发生器进行了相位和强度分析,证实了设计的性能。通过烧蚀50 nm厚的金膜制成的q板的自旋-轨道转换效率约为3%。这种光栅可以承受高达800 ℃的热退火。它们可以用作使用偏振后选择的光学涡旋发生器。
2018-12-26 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
Fabrication of an integrated high-quality-factor (high-Q) optofluidic sensor by femtosecond laser micromachining
本文报道了一种高品质因数的微环谐振器的研制。例如,在临界耦合条件下测量的Q因子为约3.24x10^6),其使用飞秒激光三维(3D)微加工集成在微流体通道中。光进出微谐振器的耦合是通过与微环可靠组装的光纤锥体实现的。光纤与微环的组装是通过CO_2激光将光纤锥焊接在微环的侧壁上实现的。集成微谐振器在空气中测量时保持3.21x10^5的高Q因子,这对于许多传感应用来说仍然足够了。我们通过对掺杂有微量盐的纯净水进行体折射率传感来测试集成光流体传感器的功能。结果表明,可以实现~1.2x10^-4折射率单位的检测限。我们的研究结果展示了高Q值微谐振器与复杂的微流体系统,使用飞秒激光三维微加工集成的能力。
2014-04-18 physics.optics
The influence of femtosecond laser wavelength on waveguide fabrication inside fused silica
我们研究了激光波长对熔融石英内激光直写制备光波导和改性材料径迹的影响。激光刻写轨道的大小,材料的修改阈值,结构的变化,和波导写入能量范围显示出强烈的依赖于激光波长范围从紫外到近红外。我们使用了考虑激光激发电子等离子体动力学(通过多速率方程)的数值模拟以及高斯光束理论来计算激光影响体积的大小,并将其与实验结果进行了进一步比较。这项研究深入了解如何预测和设计激光刻写线的空间特征,也有助于理解使用不同激光波长时与激光-玻璃相互作用相关的潜在物理机制。
2018-05-06 physics.optics
Imaging with Diffractive Axicons Rapidly Milled on Sapphire by Femtosecond Laser Ablation
在短时间内(约10分钟)和以较少数量的处理步骤制造大面积(小于1 cm横截面)微光学部件是非常期望的和成本有效的。近年来,飞秒激光制造技术通过提供上述能力而彻底改变了制造领域。在这项研究中,一个基本的衍射光学元件,二元轴棱锥,即具有两个相位或振幅水平的轴棱锥,已被设计成三种配置,即传统的轴棱锥,光子筛轴棱锥(PSA)和稀疏PSA,并直接铣削到蓝宝石衬底上。加工结果表明,单脉冲群加工比脉冲重叠加工能得到平整光滑的表面轮廓,但脉冲重叠加工会引起表面损伤和粗糙度增加。制造的元件在异丙醇和氢氧化钾中进行处理,以去除碎片并重新沉积非晶蓝宝石。非相干照明用于组件的光学测试,并且非线性光学滤波器用于清除由衍射光学元件产生的噪声图像。
2021-10-08 physics.optics
Fabrication and study of femtosecond laser micromachined few-mode elliptical core waveguides
Sri Sathya Sai Institute of Higher Learning(斯里·萨蒂亚·赛高等学习学院)
本文通过参数优化研究了飞秒激光微加工的椭圆芯波导,发现其传播特性与传统圆形芯波导不同,实现了低损耗的透明波导。
2026-03-24 physics.optics
Fully automatic fabrication of fibre Bragg gratings using an AI-powered femtosecond laser inscription system
针对飞秒激光刻写制备光纤布拉格光栅依赖手动操作、产量低等问题,研究提出集成MLP模型的AI驱动飞秒激光刻写系统,可实时校正位置、维持高精度对准,制备的不同类型FBG光谱特性稳定,显著减少人工干预,为规模化自动制造提供平台。
2025-10-22 physics.optics
Laser ablative fabrication of nanocrowns and nanojets on the Cu supported film surface using femtosecond laser pulses
详细研究了紧聚焦飞秒脉冲作用下不同厚度铜支撑薄膜表面诱导纳米射流和纳米冠的形成动力学。我们表明,单次发射的FS脉冲照射的120 nm厚的铜膜的结果在形成一个单一的纳米射流,分裂在增加的脉冲能量成两个,然后到多个周期性排列的纳米尖峰最终获得所谓的纳米冠的形式。发现纳米冠中的纳米尖峰的数量与脉冲能量和纳米冠半径呈线性关系。亚表面沸腾发生在金属膜-基底界面上的冠状纳米结构的形成过程中的关键作用,揭示了通过比较所获得的结果与形成动力学研究较薄的60 nm和20 nm厚的铜膜。此外,本文还讨论了所制备的纳米结构作为低成本基底用于有机染料光致发光信号增强的适用性。
2015-06-08 physics.optics
Visible luminescence from hydrogenated amorphous silicon modified by femtosecond laser radiation
利用飞秒激光辐照氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜,在空气中制备了SiO2/SiO2/SiO2纳米晶复合材料,并观察到了可见光发射。光致发光起源于硅微晶与SiO2基体界面处的缺陷态。该方法可用于制备发光层以提高a-Si:H太阳电池的能量转换。
2012-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Rectangular SNAP microresonator fabricated with a femtosecond laser
SNAP微谐振器是利用亚埃级精度的光纤有效半径变化(ERV)制作而成的,可作为微型经典和量子信号处理器、频率梳发生器以及超精密微流体和环境光学传感器。这些应用中的许多需要引入具有大对比度α的纳米级ERV,该对比度α被定义为每单位长度的光纤轴引入的光纤截止波长的最大偏移。先前开发的SNAP结构的制造方法使用聚焦CO2和飞秒激光束,实现了α~0.02 nm/um。在这里,我们开发了一种新的制造方法SNAP微谐振器与飞秒激光,使我们能够证明以前的结果的50倍的改善,并实现α~1 nm/um。此外,我们的制造方法能够引入比先前证明的最大ERV大几倍的ERV。作为一个例子,我们制作了一个矩形SNAP谐振器,并研究了它的群延迟特性。我们的实验结果与理论模拟吻合得很好。总的来说,开发的方法使我们能够减少轴向规模的SNAP结构的数量级。
2019-11-04 physics.optics
Highly ordered LIPSS on Au thin film for plasmonic sensing fabricated by double femtosecond pulses
提出双飞秒脉冲技术,在薄金膜上单步制备大面积高度有序LIPSS,实现超窄表面晶格共振,为低成本生物传感等应用提供新途径。
2025-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Design and Fabrication of Microfluidic Micro-Membranes by means of Two-Photon Polymerization
Aston Institute of Photonic Technologies, Aston University(阿斯顿大学光子技术研究所);Bruker Nano GmbH(布鲁克纳米有限公司)
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
Phenomenological studies of femtosecond laser ablation on optical thin films for integrated photonics
在这项工作中,我们的知识的第一次,我们提出了一个良好的支持程序制作脊形光波导的薄膜的PLZT飞秒激光烧蚀。为了实现平滑的引导结构,以保证良好的光学性能,我们已经研究了不同的飞秒激光加工的运动条件下的烧蚀阈值特性,我们也已经探索了不同的烧蚀方案达到几个注量。此外,我们通过模式和散射损耗分析,对单次和多次扫描制作的脊形波导的形貌和粗糙度进行了表征。提出了一种新颖的侧壁粗糙度与工艺参数之间的唯象模型。进行这种方法,它是可能的,以开发集成的光子器件解决不同的技术应用的许多光学薄膜的飞秒微机械加工的光滑的引导结构的制造方法。
2019-01-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Electro optic effect measurements for waveguide inscribed in X-cut LiNbO3 substrate using femtosecond laser direct writing process
本工作代表了飞秒激光微加工技术在波导制作中的一个特殊应用。更具体地说,我们报告的基础上的单模光波导结构的制造埋在X切锂晶体的飞秒激光直写方法的光调制器的发展。这里,在优化的写入条件下使用近场强度分布测量方法测量折射率分布的变化。已观察到折射率变化(Δn)在10-4的范围内。最后,通过在基片上分别构图电极结构,分析了飞秒写入光波导在632.8 nm和1550 nm波长下在外加电场作用下的强度调制特性。
2023-03-21 physics.app-ph physics.optics
Controllable Femtosecond Laser-Induced Dewetting for Plasmonic Applications
金属薄膜的去湿处理是制备等离子体功能纳米结构最常用的方法之一。然而,简单的热致去湿不允许在没有附加的光刻工艺步骤的情况下控制纳米结构的有序度。在这里,我们提出了一种新的方法,通过可控的飞秒激光诱导去湿光刻和等离子体纳米结构的大规模制造。该方法是基于飞秒激光表面图案化的薄膜,然后由纳米级流体动力学不稳定性,这被发现是非常可控的特定照射条件下。通过改变激光照射参数和薄膜厚度,实现了对纳米结构有序度的控制。这使我们能够利用该方法进行广泛的应用:共振光吸收和散射,传感和薄膜太阳能电池的潜在改进。
2015-12-10 physics.optics
Damage threshold evaluation of thin metallic films exposed to femtosecond laser pulses: the role of material thickness
飞秒脉冲激光器的使用由于其能够促进在微米和纳米长度尺度上制造精确图案的能力而受到显著关注。有效的材料加工的一个关键问题是准确确定与激光峰值能量密度相关的损伤阈值,在该阈值下,在被照射的固体表面上发生最小的损伤。尽管以前的大量报道集中在评估导致损伤的激光条件上,但对尺寸与光学穿透深度相当的薄膜的光学和热响应的研究仍然是一个未探索的领域。在这份报告中,详细的理论分析的各种参数的影响,如光子能量和材料厚度对各种金属(金,银,铜,铝,镍,钛,铬,不锈钢)的损伤阈值进行了研究。一个多尺度的物理模型,相关的能量吸收,电子激发,弛豫过程和最小的表面改性,导致材料损伤的发病。理论模型与一些实验结果的令人满意的协议表明,损伤阈值评估方法可以代表一个系统的方法,设计高效的基于激光的制造系统和优化的处理结果,为各种应用。
2022-07-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Hybrid Femtosecond Laser and Ion-Implantation Processing for Controlled, Deep, High-Efficiency Ablation in Fused Silica
Instituto de Optica Daza de Valdes (IO), CSIC(西班牙科学研究中心光学研究所);HiLASE Centre, FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences(捷克科学院物理研究所 HiLASE 中心);Universidad Autónoma de Madrid(马德里自治大学);Centro de Microanálisis de Materiales (CMAM), Universidad Autónoma de Madrid(马德里自治大学材料微分析中心);FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences(捷克科学院物理研究所)
通过结合金离子注入与飞秒激光处理,实现熔融石英的可控深度高效率消融,用于制造高质量光学元件。
2026-02-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Transverse writing of three-dimensional tubular optical waveguides in glass with slit-shaped femtosecond laser beams
本文报道了基于横向飞秒激光直写技术在ZBLAN玻璃中制备埋管光波导的研究。用聚焦飞秒激光脉冲照射ZBLAN,导致改性区域的折射率降低。利用飞秒激光脉冲狭缝成形包层的方法,在包层的四个侧面形成了变模区的管状光波导,保证了单模波导的模场尺寸小至~ 4 μm。
2016-05-11 physics.optics
Quantum micro-nano devices fabricated in diamond by femtosecond laser and ion irradiation
金刚石由于其光学活性的氮空位中心(NV)而引起了人们对量子技术平台的极大兴趣。NV的基态自旋可以光学读出,即使在环境温度下也表现出约1 ms的长自旋相干时间。此外,NV的能级对外部场敏感。这些性质使得NVs作为基于电子自旋的高效纳米级分辨率传感和量子信息系统的可扩展平台而具有吸引力。金刚石光子学增强了与纳米粒子的光学相互作用,这对量子传感和信息都是有益的。金刚石由于其出色的生物相容性以及由NVs提供的传感功能,对于微流体应用也具有吸引力。然而,在金刚石中制造光子学、纳米粒子和微流体仍然是一个重大挑战。在这份报告中,离子辐照和飞秒激光写入,两个有前途的金刚石基量子技术器件的制造方法提供了一个概述。介绍了这两种技术的独特性能,并报道了在金刚石中制备色心、光波导和微流体的最重要的结果,重点是面向未来高性能量子传感器和量子信息系统的集成器件
2020-04-16 physics.app-ph physics.optics
Positive-tone Nanolithography of Antimony Trisulfide with Femtosecond Laser Wet-etching
本研究提出利用飞秒激光湿法刻蚀实现三硫化二锑纳米结构的正性制备,简化了集成光子器件的制造工艺,并成功制备出最小线宽178纳米及功能性菲涅尔波带片。
2025-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Sub-40nm Nanogratings Self-Organized in PVP-based Polymer Composite Film by Photoexcitation and Two Sequent Splitting under Femtosecond Laser Irradiation
激光诱导周期性表面结构(LIPSS)由于其广泛的应用而受到广泛的关注。不同材料的组合允许更大的自由度来定制它们的功能并实现在均质材料中不可能实现的响应。利用飞秒(fs)激光照射Fe掺杂的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合膜,可以在表面以极高的效率自组织出周期小至35.0($\pm$ 2.0)nm的高度规则的超细纳米光栅(U-纳米光栅)。U纳米光栅的周期可以通过改变激光束的扫描速度(沉积能量)和复合膜的厚度来控制。基于实验、理论和模拟结果,我们提出了一个两步形成机制:复合膜激发和两次光栅分裂。该复合膜的高光敏性和低玻璃化转变温度有利于超细纳米结构的制备。所提出的复合材料设计方法和制备工艺不仅可以为获得高度规则的U纳米光栅提供策略,而且还可以为探索极端条件下超短脉冲与物质之间的相互作用物理提供平台。
2022-03-15 physics.app-ph physics.optics
Dielectric geometric phase optical elements from femtosecond direct laser writing
我们提出使用飞秒激光直写技术实现光致抗蚀剂材料的介质光学元件,用于从纯几何相变产生结构光。这是由自旋到轨道的光学角动量耦合器的制造和表征所示,产生从1到20的拓扑电荷的光学涡旋。此外,该技术是可扩展的,并允许获得微观到宏观的平面光学器件。因此,这些结果表明,直接3D光聚合技术有资格实现自旋控制的几何相位光学元件。
2016-12-14 physics.optics
Femtosecond laser inscription of Bragg grating waveguides in bulk diamond
采用飞秒激光在金刚石衬底上写入布拉格光栅波导。II型波导集成有朝向波导芯边缘定位的单脉冲逐点周期性激光修改。这些光子器件,在电信波段工作,允许同时进行光波导和窄带反射从第四阶光栅。这种制造技术为一系列应用开辟了先进的钻石3D光子网络的道路。
2017-09-01 physics.optics
Femtosecond Laser Engraved 2D Tunable Optofluidic Liquid Core/Air Cladding Channel Waveguides on PDMS
我们已经证明了二维液体基多模光波导结构的制造和表征的聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料为基础的芯片。通过飞秒激光微加工工艺实现了两个单独的微结构的制造,一个具有14微米的宽度和27微米的深度,而另一个具有110微米的宽度和深度。染料溶液从一端到另一端穿过微结构;其中染料溶液充当芯,而PDMS和空气充当包层介质。优化了飞秒激光微加工工艺参数,包括激光功率、脉冲宽度、写入速度、聚焦光束尺寸等。通过频谱分析和模态分析,对液芯/空气包层波导的结构进行了验证。光学分析已经通过使用荧光耦合出填充有不同的染料溶液的波导结构。这些波导结构提供了强的光限制和染料溶液与泵浦光之间的强烈相互作用。所开发的微结构在强度、波长和光束尺寸方面是可调的。这种微结构可以在任何多功能芯片实验室设备中的芯片实验室微激光器和传感应用的设计和开发中实现。
2023-01-26 physics.optics
Control of eigenmode localization and coupling anisotropy by multiscan femtosecond laser writing
M.V. Lomonosov Moscow State University(莫斯科国立大学);Russian Quantum Center(俄罗斯量子中心)
研究通过多扫描飞秒激光写入控制本征模局域化和耦合各向异性,利用相邻扫描位移提供额外自由度,优化参数可减小编模面积、增快制造速度,调整几何结构降低耦合各向异性,用于特定波长三维波导阵列制造。
2026-07-22 physics.optics
Photonic crystal formation on optical nanofibers using femtosecond laser ablation technique
我们证明,数以千计的周期性纳米坑制造的亚波长直径的锥形光纤,光学光刻胶,通过照射只有一个单一的飞秒激光脉冲。制造的一个关键方面是,激光器本身充当柱面透镜,并将飞秒激光束聚焦在其阴影表面上。我们还证明,这种周期性结构的晶体上,作为一个1-D的光子晶体(PhC)。这种光子晶体结构将大大增强这种锥形光纤系统的场约束,并可能在纳米光子学和量子信息技术中开辟新的途径。
2012-10-29 physics.optics quant-ph
Fabrication of Hybrid Nanostructures via Nanoscale Laser-Induced Reshaping for Advanced Light Manipulation
基于金属-介电纳米结构的混合纳米光子学结合了等离子体和全介电纳米光子学的优点,提供了强的光定位、磁光响应和专门设计的散射特性。在这里,我们展示了一种新的方法,通过飞秒激光熔化的非对称金属-电介质(Au-Si)纳米粒子的光刻方法创建的有序混合纳米结构的制造。该方法允许混合纳米颗粒的金属组分的选择性重塑,而不影响介电组分。我们应用开发的方法在可见光范围内的混合纳米结构的散射特性的调谐。实验结果得到了分子动力学模拟和麦克斯韦方程组数值解的支持。
2016-01-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
On-chip three-dimensional high-Q microcavities fabricated by femtosecond laser direct writing
我们报告的三维(3D)高Q值回音壁微腔的熔融石英芯片上的飞秒激光微加工,使飞秒激光直写的3D性质。该工艺主要由飞秒激光直写和随后的湿化学蚀刻形成的独立的微盘。CO2激光退火之后,光滑的微腔表面。展示了具有任意倾斜角度、横向和垂直定位的微腔,并且典型微腔的质量(Q)因子被测量为高达1.07x10^6,其目前受到在激光图案化期间使用的运动平台的低空间分辨率的限制,并且可以通过更高分辨率的运动平台来改善。
2012-02-18 physics.optics
Second harmonic generation in a high-Q lithium niobate microresonator fabricated by femtosecond laser micromachining
报道了利用飞秒激光微加工技术在石英陶瓷上制作高Q值的铌酸锂回音壁模微谐振器。微米级(直径~82 μm)LN谐振腔在1550 nm波长范围内具有2.5 × 10^5的Q因子。此外,在片上LN微谐振器中,演示了连续波可调谐单纵模泵浦激光器在片上LN微谐振器中的二次谐波产生。采用光纤锥将泵浦激光器耦合到微谐振腔中,归一化转换效率为1.35 × 10 ^-5/mW。
2014-08-31 physics.optics
Centimeter-scale superfine three-dimensional printing with femtosecond laser two-photon polymerization
如今,三维(3D)打印已被广泛用于从诸如陶瓷、金属、聚合物、半导体等广泛的材料生产几何复杂的3D结构。尽管已经证明在基于双光子聚合(TPP)的3D打印中可以实现高达~100 nm的制造分辨率,TPP的最终产品尺寸通常为毫米级,这受到高数值孔径聚焦透镜的短工作距离的限制。在这里,我们提出了一种方法的基础上同步时空聚焦(SSTF)的飞秒激光脉冲,使制造厘米级的三维结构的精细功能与TPP。我们还展示了一个各向同性的空间分辨率,它可以在~10 μ m和~40 μ m的范围内连续调谐,只需改变飞秒激光的功率,使这项技术非常灵活,易于实现。我们用这种方法制作了几个最大高度为0.6cm的中国守护狮子和一个高度为1.3cm的兵马俑。
2017-12-11 physics.app-ph physics.optics
Integration of an optical fiber taper with an optical microresonator fabricated in glass by femtosecond laser 3D micromachining
本文报道了一种高品质因数的微环谐振器的研制。例如,在临界耦合条件下测量的Q因子为约3.24x10^6),使用飞秒激光三维(3D)微加工。光耦合进和出的微谐振器已经实现了可靠地组装与微环的光纤锥。通过使用CO2激光照射将光纤锥焊接到微环的侧壁上来实现光纤锥到微环的组装。集成微谐振器在空气中测量时保持3.21x10^5的高Q因子。
2014-02-06 physics.optics
Femtosecond laser inscription of nonlinear photonic circuits in Gallium Lanthanum Sulphide glass
我们报道了飞秒激光在硫系镓镧硫化物(GLS)玻璃中写入单模光波导。采用多扫描制造工艺来制造具有对称单模引导和在800 nm波长处的低插入损耗的波导,与Ti:Sapphire超快激光器兼容。利用μRaman和X射线显微分析研究了GLS中激光诱导折射率变化的原因。波导的非线性折射率的测量进行了寻找的光开关参数的定向耦合器,证明了非线性特性被保存,证明GLS是一个有前途的平台,激光写入集成非线性光子学。
2018-08-27 physics.optics
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
Nondestructive femtosecond laser lithography of Ni nanocavities by controlled thermo-mechanical spallation at the nanoscale
提出了一种利用飞秒激光直写光刻技术在铁磁薄膜中形成纳米空穴的新方法。为了证明这一概念,我们用单个强飞秒激光脉冲照射300~nm的薄镍膜,通过玻璃基底,并在镍-空气界面处产生复杂的表面形貌。使用高于烧蚀阈值的能量密度,该过程是破坏性的,并且照射导致在烧蚀坑周围形成200 nm的镍薄片,如通过电子显微镜所看到的。通过逐步降低峰值激光能量密度,略低于烧蚀阈值的形成封闭的spiritual腔的干涉显微镜证明。通过电子和光学干涉显微镜的系统研究,使我们能够获得的热机械机制,导致spectrometry在固-熔界面,分子动力学模拟支持的结论的理解。我们实现了对spectrum过程的控制,从而能够制造封闭的spectrum纳米腔及其周期性排列。由于它们的拓扑结构,封闭的磁性纳米腔可以支持多种激发(磁,光,声,自旋电子)的独特耦合。因此,他们提供了一个独特的物理操场,在不可用之前,磁性,磁光子和磁声应用。
2020-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Toward Higher Integration Density in Femtosecond-Laser-Written Programmable Photonic Circuits
飞秒激光写入集成电路中的可编程性通常通过实现热移相器来实现。最近的工作已经表明,这样的移相器显示显着降低功耗和热串扰与实施的热隔离结构。然而,上述移相器技术基于单个金膜,由于固有的几何约束,这对集成密度和电路复杂性造成了严重的限制。为了增加紧凑性,我们提出了两个改进这项技术。首先,我们制作了热移相器与光刻工艺的基础上两个不同的金属膜,即铬的微加热器和铜的接触垫和互连。其次,我们开发了一种新颖的弯曲隔离沟槽设计,随着国家的最先进的曲率半径,允许在集成电路的光学长度显着减少。因此,曲面Cr-Cu移相器具有紧凑的基底面,寄生串联电阻低,功耗(~ 38 mW)和热串扰(~ 20%)没有显著增加。这些结果为飞秒激光写入的光子电路的制造铺平了道路,其布局复杂性急剧增加。
2023-03-09 physics.app-ph physics.optics
Generation of multi-terawatt vortex laser beams
我们报道了在薄的熔融石英衬底上制作大面积相位掩模的方法,这种掩模适用于对多太瓦飞秒激光束进行整形。我们应用这些相位掩模产生强烈的飞秒光涡旋。我们进一步量化的涡旋光束图案,导致从几种常见类型的掩模缺陷的失真。
2014-02-27 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
Fabrication of micro-structures for optically driven micromachines using two-photon photopolymerization of UV curing resins
紫外光固化树脂的双光子光聚合是一种有吸引力的方法,用于制造尺寸在几十微米范围内的微观透明物体。我们一直在使用这种方法来产生三维结构的光学微操作,在一个基于飞秒激光的光学系统。通过仔细调整激光功率和曝光时间,我们能够创建具有良好定义的3D特征和低于光衍射极限的分辨率的微物体。我们讨论的性能和能力的微细加工系统,其产品的一些例子。
2008-10-30 physics.optics
Photoluminescence of Femtosecond Laser-irradiated Silicon Carbide
RPTU University Kaiserslautern-Landau(凯泽斯劳滕-兰道莱布尼茨技术大学);Universität des Saarlandes(萨尔兰州立大学);Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST)(卢森堡科学与技术研究所);University of Luxembourg(卢森堡大学);Institut für Oberflächen- und Schichttechnik GmbH(表面与薄膜技术研究所有限公司)
研究飞秒激光照射对碳化硅表面改性和光致发光的影响,探讨其在量子技术中的应用潜力。
2026-03-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fabrication of a microresonator-fiber assembly maintaining a high-quality factor by CO2 laser welding
本研究结合飞秒激光三维微加工与 CO2 激光焊接,将光纤锥可靠组装到微环形谐振器,并通过优化接触位置使组件保持 2.12×10^6 的高Q因数。
2015-09-18 physics.optics
High Q-Factor Silicon Nitride Nanomechanical Resonators Fabricated by Maskless Femtosecond Laser Micro-machining
独立式氮化硅(SiN)器件是纳米机械谐振器领域以及诸如透射电子成像和纳米孔生物测定等其他技术应用的核心。用于制造这些器件的纳米纤维技术通常缺乏灵活性。虽然光刻需要为每个新的设计迭代印刷昂贵的光掩模,但电子束光刻非常慢并且需要高的设备成本。在这里,我们展示了无掩模快速原型制作的独立SiN纳米机械谐振器的飞秒激光烧蚀的平面SiN膜在环境空气中。我们制造了7到100 μ m不同宽度的微梁,并表征了它们的谐振频率和机械质量(Q)因子。我们发现,膜开裂可以避免在制造过程中,通过仔细设计的蚀刻图案,激光蚀刻有一个可以忽略不计的内置的拉伸应力的影响。对于每个光束,Q-因子测量几个本征模,并发现激光蚀刻后保持高。所有梁显示大于105的品质因数,而未蚀刻的普通膜具有Q > 106。确定了Q因子降低的可能原因,以及未来的工艺改进方向。
2022-10-01 physics.app-ph physics.optics
Micro-Structuring, Ablation and Defect Generation in Graphene with Femtosecond Pulses
飞秒微加工提供了一种无接触和无掩模的材料图案化技术。利用超快激光照射,可以通过材料烧蚀或缺陷引入来诱导对单层石墨烯的性质的永久修改。研究了多个飞秒脉冲与单层石墨烯的相互作用,并报道了15秒照射时间的低激光烧蚀阈值~9.2 mJ/cm 2。清洁烧蚀的结构产生在这样的多脉冲照射配置在低脉冲能量作为一个有吸引力的替代烧蚀与单飞秒,高能量脉冲。对于完全烧蚀的石墨烯孔,从烧蚀边缘延伸约2 μ m的径向对称区域的特征在于强缺陷生成。点缺陷之间的平均距离下降到~58 nm的推导和拉曼光谱意味着,总体上有很强的相似性,无定形结构。对于约75%的烧蚀阈值的注量值,报告了具有低至~48 nm平均缺陷长度的缺陷产生的改性,同时保持底层石墨烯结构。因此,取决于激光器参数选择,相同的激光器配置可用于烧蚀石墨烯或主要引入缺陷态。所提出的研究结果为飞秒诱导的石墨烯结构修饰提供了有趣的见解,这些结构修饰可以在微米和纳米尺度上提高单层材料的精确烧蚀和图案化。此外,这对于石墨烯或基于碳的器件制造以及传感器和晶体管应用是有吸引力的,其中需要不同载流子浓度和不同电、光学或物理性质的区域。
2019-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High spatial frequency periodic structures induced on ferric ion-doped Polyvinyl Pyrrolidone film by femtosecond laser pulses
利用连续或脉冲激光在各种材料表面诱导出纳米结构是纳米加工技术的一种重要方法。本文利用线偏振飞秒激光在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)薄膜上形成了高空间频率的周期性结构。铁离子被引入到薄膜中以提高光敏性。可以诱导出空间周期在60- 100 nm范围内的规则纳米光栅,其空间周期约为照射波长的十分之一。纳米光栅的周期方向垂直于飞秒激光的偏振方向。通过调节激光能量和扫描速度,我们发现可以在很宽的实验参数范围内形成纳米光栅。由于高激光能量不仅可以激发金属,还可以激发半导体和聚合物,我们认为纳米光栅的形成是由于入射飞秒激光与表面等离子体之间的相互作用。这种可激光加工的PVP基材料及其诱导的纳米光栅在生物光子学和纳米光子学中具有潜在的应用前景。
2016-02-28 physics.optics
Simple Method for Large-Scale Fabrication of Plasmonic Structures
提出了一种新的无光刻、大规模激光写入纳米等离子体结构的方法。改变飞秒激光脉冲的能量和照射的金膜的厚度,可以改变金纳米颗粒的直径,而它们之间的距离可以通过激光扫描参数来改变。这种方法具有优势,在其简单性和多功能性的大多数以前证明的方法,而质量的结构是足够好的许多应用。特别是,共振光吸收/散射和表面增强拉曼散射已被证明对制造的纳米结构。
2015-05-12 physics.optics
Femtosecond laser-written nano-ablations containing bright antibunched emitters on gallium nitride
本研究利用飞秒激光写入和快速热退火在氮化镓上制造出含明亮反聚束发射体的纳米烧蚀结构,实现了室温下兆赫兹反聚束发射,为确定性创建量子发射体提供了新途径。
2025-06-26 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Tunable integrated ring resonators by femtosecond laser micromachining
本研究通过飞秒激光微加工实现可调谐环形谐振器,利用低损耗波导和热光相移器实现动态谐振频率调谐和Q因子控制,适用于多种动态光谱控制应用。
2025-11-20 physics.optics
Near-unity broadband omnidirectional emissivity via femtosecond laser surface processing
在利用可扩展的制造工艺的同时实现宽带和全向的近乎完美的吸收/发射是非常具有挑战性的。飞秒激光表面处理是一种新兴的低成本和大规模的制造技术,用于直接和永久地改变材料的表面性能。这种技术的多功能性,以生产定制的表面性能,导致了快速增长的应用数量。在这里,我们展示了近乎完美的,宽带,全向发射率从铝表面通过调整激光表面处理参数,包括通量,脉冲计数,和周围的气体。全波模拟和实验结果证明,所获得的发射率的增加主要是由飞秒激光表面处理产生的两个不同的功能的结果:微尺度表面功能和厚氧化层的引入。这种技术导致功能化的金属表面,是理想的新兴应用,如被动辐射冷却和航天器的热管理。
2021-02-19 physics.optics
Femtosecond laser direct-write waveplates based on stress-induced birefringence
使用飞秒激光引入受控的应力状态最近已在石英玻璃中得到证实。我们使用这种技术,结合化学蚀刻,产生和控制应力引起的双折射在一个明确的区域的利益,展示了直接写入波片精确定制的延迟水平。这种剪裁使得能够制造激光写入的偏振光学器件,其可以被调谐到二氧化硅透明的任何波长,并且具有没有任何激光修改的通光孔径。使用这种方法,我们实现了足够的延迟作为一个四分之一波片。的应力分布在通光孔径进行了分析和建模,提供了一个通用的模板,可以用作一组设计规则的激光加工偏振器件。
2016-10-31 physics.optics
Laser-written integrated photonics in glass-ceramics Zerodur
我们演示了飞秒激光直写法在Zerodur块体微晶玻璃中制备波导和定向耦合器。波导传播损耗不超过1.5 dB/cm。我们预计这将导致Zerodur集成光子学在星载天文学,量子技术和基础物理学等领域的部署,以实现经济和技术效益。
2020-11-07 physics.app-ph physics.optics
Femtosecond Engineering of PolyMethylPentene(PMP) Nonlinearity via NA, Spin/orbital angular momentum (OAM), and In-Situ SC Diagnostics
Hong Kong Polytechnic University(香港理工大学);Chongqing University of Arts and Sciences(重庆文理学院);University of Liverpool(利物浦大学);John Moores University(约翰摩尔斯大学);TPM3D Direct Manufacturing Co., Ltd.(TPM3D直接制造有限公司)
本研究明确OAM对PMP非线性特性的影响,揭示χ(3)张量分量的作用机制,实现OAM控制的亚微米手性结构制造,为光子器件确定性制造提供工程框架。
2026-08-11 physics.optics