綜述了飛秒激光微加工技術國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，介紹了飛秒激光微加工在光學、微電子及生物醫(yī)學等領域的應用，展望了飛秒激光微加工技術未來發(fā)展的趨勢以及需要解決的關鍵技術。    超短、超強和高聚焦能力是飛秒激光的3大特點。 飛秒激光脈寬可短至4 fs(1 fs=10-15 s)以內(nèi)…，峰值 功率高達拍瓦量級(1 Pw=1015w)聚焦功率密度達到1020-1022 W／cm2。飛秒激光可以將其能量全部、快速、準確地集中在限定的作用區(qū)域，實現(xiàn)對玻璃、陶瓷、半導體、塑料、聚合物、樹脂等材料的微納尺寸加工，具有其它激光加工無法比擬的優(yōu)勢：①耗能低，無熱熔區(qū)，"冷"加工；②可加工的材料廣泛：從金屬到非金屬再到生物細胞組織，甚至是細胞內(nèi)的線粒體；③高精度、高質(zhì)量、高分辨率，加工區(qū)域可小于焦斑尺寸，突破衍射極限；④對環(huán)境沒有特殊要求，無污染。飛秒激光微加工是當今世界激光、光電行業(yè)中極為引人注目的前沿研究方向。世界各國學者在飛秒激光與材料相互作用機理研究方面已取得重大的進展，開發(fā)出以鈦寶石激光器為主的飛秒激光微加工系統(tǒng)，開展了飛秒激光微納加工的工藝研究，促進了多學科的融合，推動著飛秒激光微納加工技術向著低成本、高可靠性、多用途、產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展。飛秒激光微加工技術將在超高速光通訊、強場科學、納米科學、生物醫(yī)學等領域具有廣泛的應用和潛在的市場前景。本文旨在綜述飛秒激光微加工技術國內(nèi)外的研究狀況，介紹飛秒激光微加工的重要應用，展望其今后的發(fā)展趨勢。 8 Sl[&  
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    1 國內(nèi)外飛秒激光微加工技術研究狀況 Y8\Ms^rz  
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    1．1飛秒激光微加工基礎理論的研究 5mER&SX  
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    飛秒激光加工機理的研究、試驗大多是探索陛的，多與長脈沖情形相比較而確定飛秒激光的燒蝕特性，在一定程度上解釋了飛秒激光與物質(zhì)相互作用的物理本質(zhì)。目前理論研究較系統(tǒng)的材料有金屬和透明介質(zhì)。 MAJvjgd..  
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    (1)金屬前蘇聯(lián)Anisimov SI等人于1975年第一次提出了超短脈沖燒蝕金屬材料的雙溫模型。該模型從一維非穩(wěn)態(tài)熱傳導方程出發(fā)，考慮到超短脈沖作用時，存在光子與電子、電子與晶格兩種不同的相互作用過程，列出了電子與晶格的溫度變化微分方程，即雙溫方程。一些學者以該模型為基礎，在不同的激光脈寬下對雙溫方程進行約化，求得解析解"-。發(fā)現(xiàn)當激光脈寬遠遠小于晶格的受熱時間時，燒蝕時間不依賴于激光脈寬。試驗得到的金屬銅材料的燒蝕速率與雙溫模型基本一致。1999 年，F(xiàn)alkovsky L A和Mishchenko E G基于玻爾茲曼方程和費米狄拉克配分函數(shù)提出熱電子爆炸模型來描述金屬材料中的超快形變。2002年，chen J K等人綜合雙溫模型及電子爆炸模型，假定單軸應變?nèi)�維高壓條件，提出了一系列相關聯(lián)的瞬時熱彈性變形方程。數(shù)值結果表明，超短激光脈沖燒蝕過程中，非熔融態(tài)損傷占支配地位，這種非熔融態(tài)損傷的主要動力來源于熱電子爆炸力。 g=i|D(".  
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    (2)透明介質(zhì) 1990年，Hand D P和RusseU P St J根據(jù)K-K(Kmmers-Kronig)因果關系提出了色心模型，該模型的前提是假設光敏效應產(chǎn)生于缺陷處局域電子的激發(fā)。在一定范圍內(nèi)解釋了折射率變化的原因。但RusseU、Williams等人分別通過吸收光譜測量及進行K．K變換發(fā)現(xiàn)得到的折射率變化與實驗結果有兩個數(shù)量級的差異。隨后有學者提出了偶極模型、壓力模型、應力壓縮模型等。1997年，哈佛大學Maur E領導的小組研究了飛秒激光在熔融SiO2、BK7光學玻璃等透明材料內(nèi)部產(chǎn)生的微爆炸現(xiàn)象。除化學氣相沉積金剛石外，均導致了直徑為亞微米的立體像素，通過分析表明：飛秒激光在透明介質(zhì)中引發(fā)的強烈自聚焦效應使激光焦斑尺寸小于衍射極限，微爆炸形成一個微腔，腔周圍是高密度材料。2002年，德國 Henyk M等人分析了飛秒激光燒蝕藍寶石，表明燒蝕的基本過程是由于表面爆炸即庫侖爆炸所引起的。另外，該小組還研究了飛秒激光燒蝕NaCl及BaF2等寬帶隙晶體材料，同樣證實了庫侖爆炸的合理性。2003年，Egidijus Vanaga8等人采用納焦能量的飛秒激光在硼酸硅玻璃形成丘狀納米結構，燒蝕機理與庫侖爆炸相一致。丘狀燒蝕物沒有明顯的熔融和環(huán)形凹痕，受損部位的橫向尺寸小于聚焦樣品表面的焦斑4至5倍，這與多光子效應所導致的破壞機理相一致。總之，關于飛秒激光與材料相互作用的物理機制，目前還沒有一個統(tǒng)一的看法，這個問題仍然是未來研究的熱點。 JC>}(yQA  
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