目錄
第1章 飛秒激光脈沖的產(chǎn)生與放大 1
1.1 引言 1
1.2 鈦寶石激光器飛秒激光脈沖的產(chǎn)生和放大 3
1.2.1 啁啾脈沖放大技術(shù) 3
1.2.2 飛秒激光振蕩器 4
1.2.3 展寬器 10
1.2.4 放大器 13
1.2.5 壓縮器 14
1.3 超短脈沖光纖激光器 15
1.3.1 光纖激光器發(fā)展及特點(diǎn) 15
1.3.2 光纖激光器鎖模技術(shù) 16
1.4 小結(jié)和展望 21
參考文獻(xiàn) 21
第2章 飛秒激光與物質(zhì)的相互作用原理 23
2.1 引言 23
2.2 飛秒激光的特點(diǎn) 24
2.3 飛秒激光與介質(zhì)作用機(jī)理 25
2.3.1 非線性吸收過程 25
2.3.2 能量傳遞與轉(zhuǎn)化過程 27
2.3.3 飛秒激光作用材料誘導(dǎo)的微結(jié)構(gòu) 29
2.3.4 飛秒激光加工材料的特點(diǎn) 30
2.3.5 重復(fù)頻率對飛秒激光誘導(dǎo)微納結(jié)構(gòu)的影響 31
參考文獻(xiàn) 32
第3章 飛秒激光微納加工系統(tǒng) 35
3.1 引言 35
3.2 飛秒激光直寫加工系統(tǒng) 36
3.2.1 飛秒激光直寫加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 36
3.2.2 飛秒激光直寫誘導(dǎo)微結(jié)構(gòu) 38
3.2.3 飛秒激光直寫光波導(dǎo) 38
3.2.4 飛秒激光誘導(dǎo)離子價態(tài)變化 39
3.2.5 飛秒激光誘導(dǎo)微納光柵結(jié)構(gòu) 40
3.2.6 飛秒激光誘導(dǎo)析出金屬納米顆粒 41
3.2.7 飛秒激光誘導(dǎo)析出光功能晶體 42
3.3 飛秒激光多光束干涉微納加工系統(tǒng) 44
3.4 飛秒激光投影成形技術(shù) 47
參考文獻(xiàn) 47
第4章 飛秒激光共振干涉技術(shù) 49
4.1 引言 49
4.2 飛秒激光共振干涉理論 49
4.2.1 飛秒激光脈沖干涉的實現(xiàn) 49
4.2.2 干涉區(qū)光場分布 51
4.3 飛秒激光干涉場誘導(dǎo)微納結(jié)構(gòu) 54
4.3.1 飛秒激光雙光束干涉誘導(dǎo)的微納結(jié)構(gòu) 54
4.3.2 飛秒激光多光束干涉誘導(dǎo)的微納結(jié)構(gòu) 57
4.4 小結(jié)和展望 61
參考文獻(xiàn) 62
第5章 飛秒激光非共振干涉技術(shù) 65
5.1 引言 65
5.2 非共振相干技術(shù) 65
5.3 飛秒激光非共振相干實驗系統(tǒng) 66
5.4 飛秒激光非共振相干誘導(dǎo)玻璃二階非線性光學(xué)效應(yīng) 67
5.5 飛秒激光非共振相干誘導(dǎo)聚合物二階非線性光學(xué)效應(yīng) 69
5.6 小結(jié)和展望 71
參考文獻(xiàn) 71
第6章 飛秒激光脈沖整形技術(shù) 74
6.1 引言 74
6.2 飛秒激光脈沖整形的技術(shù)方法 75
6.2.1 液晶空間光調(diào)制器 76
6.2.2 硅基液晶調(diào)制器 79
6.2.3 聲光空間光調(diào)制器 81
6.2.4 其他調(diào)制器 82
6.3 飛秒激光脈沖整形技術(shù)的控制方式 83
6.4 飛秒激光脈沖整形技術(shù)的應(yīng)用 84
6.4.1 分子動力學(xué)中的應(yīng)用 84
6.4.2 非線性光譜學(xué)中的應(yīng)用 88
6.4.3 光纖光學(xué)中的應(yīng)用 89
6.4.4 光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 89
6.4.5 生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 90
6.4.6 飛秒放大器的相位補(bǔ)償 90
6.4.7 帶通濾波的應(yīng)用 90
6.5 未來應(yīng)用趨勢 91
6.5.1 量子計算 91
6.5.2 生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用 91
6.5.3 新型半導(dǎo)體器件 92
6.6 小結(jié)和展望 93
參考文獻(xiàn) 93
第7章 飛秒激光表面加工技術(shù) 103
7.1 引言 103
7.2 飛秒激光燒蝕材料表面基本過程及物理機(jī)制 104
7.2.1 飛秒激光燒蝕材料表面的基本過程 104
7.2.2 飛秒激光燒蝕材料的物理機(jī)制 105
7.3 單束飛秒激光誘導(dǎo)的表面微納結(jié)構(gòu)及應(yīng)用 107
7.3.1 表面周期條紋結(jié)構(gòu) 107
7.3.2 飛秒激光誘導(dǎo)的錐狀結(jié)構(gòu) 121
7.4 多束飛秒激光干涉形成的表面周期結(jié)構(gòu)及應(yīng)用 122
7.4.1 飛秒激光雙光束干涉制備表面周期結(jié)構(gòu) 123
7.4.2 飛秒激光三光束干涉制備表面周期結(jié)構(gòu) 124
7.4.3 飛秒激光四光束干涉制備表面周期結(jié)構(gòu) 126
7.5 小結(jié)和展望 127
參考文獻(xiàn) 128
第8章 飛秒激光誘導(dǎo)雙光子聚合 135
8.1 引言 135
8.2 雙光子聚合材料 136
8.2.1 單體 137
8.2.2 光引發(fā)劑 137
8.2.3 添加劑 138
8.3 紫外負(fù)性 SU8 光刻膠 138
8.3.1 紫外負(fù)性 SU8 光刻膠的主要成分和性質(zhì) 138
8.3.2 紫外負(fù)性 SU8 光刻膠的感光機(jī)理 139
8.4 雙光子聚合加工原理 139
8.5 雙光子聚合加工分辨率 141
8.6 雙光子聚合研究進(jìn)展 142
8.7 小結(jié)和展望 146
參考文獻(xiàn) 146
第9章 飛秒激光誘導(dǎo)色心形成 148
9.1 引言 148
9.2 飛秒激光在透明材料內(nèi)部誘導(dǎo)色心 149
9.2.1 飛秒激光在玻璃中誘導(dǎo)色心 149
9.2.2 飛秒激光在晶體中誘導(dǎo)色心 153
9.3 飛秒激光誘導(dǎo)色心的應(yīng)用 156
9.4 小結(jié)和展望 157
參考文獻(xiàn) 157
第10章 飛秒激光誘導(dǎo)離子價態(tài)變化 160
10.1 引言 160
10.2 飛秒激光誘導(dǎo)離子價態(tài)操控 160
10.2.1 飛秒激光誘導(dǎo)過渡金屬離子價態(tài)變化 160
10.2.2 飛秒激光誘導(dǎo)重金屬離子價態(tài)變化 161
10.2.3 飛秒激光誘導(dǎo)稀土離子價態(tài)變化 163
10.2.4 飛秒激光誘導(dǎo)貴金屬離子價態(tài)變化 165
10.3 小結(jié)和展望 169
參考文獻(xiàn) 169
第11章 飛秒激光在透明介質(zhì)中制備波導(dǎo)器件 172
11.1 引言 172
11.2 飛秒激光誘導(dǎo)透明材料折射率改變機(jī)理 173
11.2.1 載流子激發(fā) 173
11.2.2 折射率改變 175
11.3 飛秒激光制備光波導(dǎo) 180
11.3.1 激光系統(tǒng) 180
11.3.2 直寫形式 181
11.3.3 無源波導(dǎo) 182
11.3.4 波導(dǎo)器件 183
11.3.5 有源波導(dǎo) 183
11.4 波導(dǎo)制備優(yōu)化技術(shù) 185
11.4.1 改善波導(dǎo)對稱性 185
11.4.2 提高制作波導(dǎo)效率的方法 192
11.4.3 偏振選擇 194
11.5 小結(jié)和展望 194
參考文獻(xiàn) 195
第12章 飛秒激光誘導(dǎo)晶體選擇性析出 207
12.1 引言 207
12.2 飛秒激光誘導(dǎo)晶體選擇性析出機(jī)理 208
12.3 飛秒激光誘導(dǎo)代表性晶體選擇性析出 210
12.3.1 飛秒激光誘導(dǎo)非線性晶體選擇性析出 210
12.3.2 飛秒激光誘導(dǎo)析出的晶體對摻雜稀土離子發(fā)光的影響 216
12.3.3 飛秒激光誘導(dǎo)半導(dǎo)體晶體選擇性析出 222
12.3.4 飛秒激光誘導(dǎo)上轉(zhuǎn)換發(fā)光晶體選擇性析出 222
12.4 小結(jié)和展望 223
參考文獻(xiàn) 224
第13章 飛秒激光操控金屬納米粒子 227
13.1 引言 227
13.2 飛秒激光誘導(dǎo)和修飾納米粒子的原理 228
13.3 飛秒激光誘導(dǎo)玻璃內(nèi)部金屬納米粒子的析出 230
13.4 飛秒激光誘導(dǎo)玻璃內(nèi)部金屬納米粒子的形變 234
13.5 飛秒激光在有機(jī)透明材料內(nèi)部調(diào)控金屬納米粒子的光學(xué)特性 241
13.6 小結(jié)和展望 244
參考文獻(xiàn) 244
第14章 飛秒激光誘導(dǎo)微孔洞和氣泡形成 248
14.1 引言 248
14.2 飛秒激光誘導(dǎo)微孔洞的形成 248
14.3 飛秒激光誘導(dǎo)微孔洞的應(yīng)用研究 250
14.4 微孔洞的坍塌行為 251
14.5 飛秒激光在材料內(nèi)部誘導(dǎo)氣泡的形成 251
14.6 小結(jié)和展望 254
參考文獻(xiàn) 255
第15章 飛秒激光照射形成三維流路 257
15.1 引言 257
15.2 飛秒激光制備三維微流通道研究現(xiàn)狀 258
15.2.1 飛秒激光改性輔助的化學(xué)刻蝕法 258
15.2.2 液體輔助飛秒激光燒蝕法 264
15.3 改善微流通道結(jié)構(gòu)性能的方法 267
15.3.1 激光光束空間整形 268
15.3.2 激光光束時間整形 269
15.3.3 時空聚焦整形技術(shù) 270
15.3.4 其他改善技術(shù) 270
15.4 存在的問題 272
15.5 小結(jié)和展望 272
參考文獻(xiàn) 273
第16章 飛秒激光誘導(dǎo)偏振依賴納米結(jié)構(gòu) 280
16.1 引言 280
16.2 偏振依賴納米結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)及其基本特征 281
16.3 納米光柵結(jié)構(gòu)的特性 282
16.3.1 光學(xué)雙折射現(xiàn)象 282
16.3.2 熱穩(wěn)定性 283
16.3.3 周期性 284
16.3.4 可接續(xù)性 285
16.3.5 可重復(fù)擦寫 286
16.3.6 光軸和光程延遲的可控性 287
16.3.7 方向選擇性化學(xué)腐蝕 288
16.4 納米光柵結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 289
16.4.1 光學(xué)數(shù)據(jù)存儲 289
16.4.2 微流體通道 291
16.4.3 微光學(xué)元件 292
16.5 納米光柵結(jié)構(gòu)形成的物理機(jī)制研究 293
16.5.1 納米光柵結(jié)構(gòu)形成的三個發(fā)展階段 293
16.5.2 目前主流的機(jī)理解釋及理論模型 294
16.5.3 影響納米光柵結(jié)構(gòu)形成的因素 299
16.6 小結(jié)和展望 302
參考文獻(xiàn) 303
第17章 飛秒激光誘導(dǎo)納米周期性孔洞結(jié)構(gòu) 308
17.1 引言 308
17.2 飛秒激光誘導(dǎo)自組裝孔洞結(jié)構(gòu) 309
17.2.1 貝塞爾-高斯飛秒激光束制備周期性孔洞結(jié)構(gòu) 309
17.2.2 飛秒激光光束截斷法制備周期性孔洞結(jié)構(gòu) 309
17.2.3 高斯光束緊聚焦方法 310
17.3 高斯光束緊聚焦法誘導(dǎo)周期性孔洞結(jié)構(gòu)的一些重要實驗進(jìn)展 312
17.3.1 多種透明介質(zhì)材料中誘導(dǎo)周期性孔洞結(jié)構(gòu) 312
17.3.2 高數(shù)值孔徑的干透鏡和無油油浸透鏡誘導(dǎo)互為倒裝的周期性孔洞結(jié)構(gòu) 317
17.3.3 改變油浸透鏡浸潤液體誘導(dǎo)互為倒裝的周期性孔洞結(jié)構(gòu) 318
17.4 飛秒激光誘導(dǎo)納米周期性孔洞結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理 319
17.4.1 樣品表面觸發(fā)和連續(xù)脈沖輻照推動的孔洞自組裝機(jī)制 320
17.4.2 電子等離子體駐波模型 320
17.4.3 環(huán)境介質(zhì)/樣品界面折射率差別引起的球差機(jī)制 321
17.5 飛秒激光誘導(dǎo)周期性孔洞結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 326
17.5.1 周期性孔洞結(jié)構(gòu)用作渦旋光束陣列產(chǎn)生器 326
17.5.2 利用類周期性孔洞結(jié)構(gòu)制備光波導(dǎo)以及光波導(dǎo)陣列 329
17.5.3 利用周期性孔洞結(jié)構(gòu)制備衍射光柵 331
17.5.4 利用周期性孔洞結(jié)構(gòu)制備條紋取向可控的自組織微光柵 333
17.6 小結(jié)和展望 337
參考文獻(xiàn) 338
第18章 飛秒激光誘導(dǎo)離子重新分布 341
18.1 引言 341
18.2 飛秒激光在不同玻璃中誘導(dǎo)離子重新分布 342
18.2.1 飛秒激光在硼酸鹽玻璃中誘導(dǎo)離子重新分布 342
18.2.2 飛秒激光在硅酸鹽玻璃中誘導(dǎo)離子重新分布 345
18.2.3 飛秒激光在鍺酸鹽玻璃中誘導(dǎo)離子重新分布 354
18.3 小結(jié)和展望 355
參考文獻(xiàn) 355
第19章 飛秒激光誘導(dǎo)高溫高壓相形成 358
19.1 引言 358
19.2 飛秒激光誘導(dǎo)局域高溫高壓特點(diǎn) 358
19.3 飛秒激光誘導(dǎo)高溫高壓相的進(jìn)展 359
19.4 小結(jié)和展望 362
參考文獻(xiàn) 363
第20章 飛秒激光誘導(dǎo)溶液中納米粒子形成 365
20.1 引言 365
20.2 飛秒激光在溶液中制備納米粒子的類型和原理 366
20.2.1 塊體靶材液相脈沖激光燒蝕法原理 367
20.2.2 散顆粒耗材液相脈沖激光燒蝕法 369
20.2.3 前驅(qū)體靶材液相脈沖激光燒蝕法的過程與機(jī)理 370
20.3 飛秒激光在溶液中制備納米粒子的研究進(jìn)展 370
20.3.1 無表面活性劑的納米粒子制備 370
20.3.2 半導(dǎo)體納米粒子制備 373
20.3.3 其他功能納米粒子制備 375
20.4 飛秒激光液相燒蝕法制備納米粒子的應(yīng)用 377
20.4.1 生物學(xué)應(yīng)用 377
20.4.2 光學(xué)應(yīng)用 378
20.4.3 催化應(yīng)用 379
20.4.4 其他應(yīng)用 380
20.5 小結(jié)和展望 380
參考文獻(xiàn) 380
索引 387
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