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oe1(光电查) - 科学论文

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出版时间
  • 2020
  • 2019
  • 2018
  • 2017
  • 2016
研究主题
  • 飞秒激光直写
  • 飞秒激光写入
  • 玻璃
  • 超短激光脉冲
  • 热积累
  • 类金刚石纳米复合薄膜
  • 光纤传感器
  • 单模光纤
  • 离轴光纤布拉格光栅
  • 双折射
应用领域
  • 光电信息科学与工程
  • 机械电子工程
  • 纳米材料与技术
  • 机械工程
  • 光电信息材料与器件
机构单位
  • University of Porto
  • Bern University of Applied Sciences
  • Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences
  • University of Toronto
  • Institute of Optics (IO, CSIC)
  • Ghent University
  • CommScope
  • Universidad de Navarra, Tecnun
  • Nanyang Technological University
  • ALPHANOV
16 条数据
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  • [美国激光学会ICALEO? 2016：第35届激光与电光应用国际会议 - 美国加利福尼亚州圣地亚哥（2016年10月16-20日）] 激光与电光应用国际会议 - 超短激光脉冲玻璃焊接：残余机械应力对装配强度的影响

    摘要： 本研究采用超短激光脉冲进行玻璃焊接。我们评估了硼硅酸盐玻璃焊接过程中产生的残余机械应力对组件强度及抗机械应变能力的影响。通过三点弯曲测试和正交偏振光学显微镜对样品进行表征。研究考虑了有无热积累的焊接模式。所用激光波长为1030纳米，脉宽为350飞秒。从机械抗性和残余机械应力范围的角度，讨论了脉冲能量（0.8微焦至1.2微焦）、重复频率（100至500千赫兹）、聚焦条件及激光轨迹的影响。

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 飞秒激光微纳增减材加工：实现高通道密度硅基中介层用于多芯光纤与硅光子封装

    摘要： 过去十年间，飞秒激光在先进制造系统中的应用取得了重大进展，为透明材料的非接触式加工开辟了新途径。研究表明，现已能实现多种增材与减材工艺，以微纳级精度灵活构建此类材料的二维和三维结构。本文通过优化并扩展这些技术，展示了高密度光子封装组件三维写入的潜力，重点解决了光纤与硅光芯片（用于电信和数据中心）高效连接的关键瓶颈问题。研究采用熔融石英八十四通道中介层，实现了多芯光纤（MCF）与硅光芯片的高密度边缘耦合。通过飞秒激光辐照结合化学蚀刻（FLICE）技术开制备对准插槽，使多芯光纤位置能快速精准锁定，从而与中介层内激光写入的光波导实现高效耦合。三维波导扇出设计在低损耗、模式匹配、高通道密度、紧凑尺寸和低串扰之间实现了理想平衡。这些三维增材与减材工艺展现了更高集成度、快速光子组装与封装微光学组件的潜力，可应用于电信互连领域，并有望拓展至集成生物光子芯片或微型显示器等更广泛场景。

    关键词： 多芯光纤、波导扇出、硅光互连中介层、空分复用、光纤插座、飞秒激光微加工、光子封装

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • La/K组分比对飞秒激光诱导元素重分布法制备磷酸盐玻璃波导性能的影响

    摘要： 通过高重复频率飞秒激光照射对玻璃成分进行局部改性是制造光子器件的一种有效方法。近期研究表明，在含La?O?和K?O助熔剂的磷酸盐玻璃中，飞秒激光直写技术已成功制备出折射率对比度(?n)超过10?2的波导。这种显著的折射率差异源于导光区镧元素的局部富集及钾元素的相应耗竭。本研究探讨了初始玻璃成分对不同La/K浓度磷酸盐样品中飞秒激光诱导元素重分布(FLIER)所制波导性能的影响?；谖创硌返恼凵渎什饬?，我们分析了各玻璃组分对电子极化率的贡献，并据此估算实验测得激光写入导光结构局部成分变化所产生的预期折射率对比度。这些理论值与近场导模图像获得的实测数据高度吻合。由此，我们建立了针对特定玻璃成分，通过FLIER工艺预先估算飞秒激光写入波导预期折射率对比度的方法。研究结果强调：在计算FLIER过程导致的预期折射率变化时，必须考虑所有迁移组分对极化率的综合贡献。

    关键词： 光子器件、波导、元件重分布、离子迁移、飞秒激光写入、折射率对比度、玻璃

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 用于传感应用的飞秒激光直写离轴光纤布拉格光栅

    摘要： 首批离轴光纤布拉格光栅（FBGs）通过飞秒激光直写技术在标准单模光纤（SMF-28e）中制备。研究发现当光栅与纤芯中心的最小偏移距离为2.5微米时，会形成支持两种独立光纤模式（LP0,1和LP1,1）的多模段，每种模式又分裂为两个简并偏振模式。该结构打破了光纤的圆柱对称性，引入双折射（约10^-4），导致各模式的布拉格波长产生偏振依赖性?；谀Ｌ退凵涮匦?，制备了纤芯中心偏移量分别为3.0、4.5和6.0微米的三种离轴FBGs，并对其应变、温度和曲率特性进行了表征。测试表明这些离轴FBGs具有相似的应变灵敏度（约1.14皮米/微应变）和温度灵敏度（约12皮米/摄氏度）。通过分析LP1,1布拉格共振的强度波动和波长偏移，可同步监测曲率和方位角。其中3.0微米偏移量的离轴FBG获得了最大曲率灵敏度0.53分贝/米^-1。

    关键词： 光纤传感器、飞秒激光直写、单模光纤、离轴光纤布拉格光栅、双折射

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于微流体控制全内反射的熔融石英飞秒激光刻写非易失性集成光开关

    摘要： 我们展示了一种基于飞秒激光在熔融石英基底上刻写而成的非易失性光功率开关，其切换操作通过微流体控制的全内反射实现。该开关由交叉波导和位于波导交叉处的矩形高纵横比微流体通道构成。通道壁处全内反射与透射状态的切换取决于通道内介质的折射指数。飞秒激光刻写技术可实现低损耗光学波导与侧壁光滑的通道共集成，从而制备出低插入损耗、宽带宽且偏振相关损耗小的开关。实测该开关在1550纳米波长下的全内反射损耗约为1.5分贝，填充折射率匹配液时通过通道的传输损耗约为0.5分贝。通过有限时域差分法和光束传播法的详细性能模拟表明：优化几何结构并进一步调整刻写参数可进一步降低损耗。

    关键词： 熔融石英，非挥发性，单模波导，全内反射，微流控技术，飞秒激光刻写，集成光学开关

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [美国激光学会ICALEO? 2017：第36届国际激光与电光应用大会 - 美国佐治亚州亚特兰大市（2017年10月22-26日）] 国际激光与电光应用大会 - 超短脉冲激光玻璃体三维雕刻的自适应光学技术

    摘要： 在高精度超快激光加工透明材料领域，本研究报道了采用自适应光学技术实现玻璃体相激光雕刻的方法。通过主动监测激光波前，可实时调控焦域内阈值以上能量的分布，从而根据需求最小化或强化由纵向球差导致的激光改性区域延长效应。该工业级自适应光学系统通过波前传感器与变形镜组合，能以选定泽尼克多项式系数的均方根值精确控制各类波前像差。该技术可适用于任意折射率及加工深度的透明电介质材料加工。本研究针对1030 nm波段300 fs掺镱光纤激光器在硼硅酸盐玻璃中产生的体相改性，系统分析了波前畸变与体相改性的精确关联。通过探究三阶和五阶纵向球差对材料内部激光标记的影响，实现了对受照电介质材料相互作用区域长度的精准调控。实验表明：在600微米加工深度处，通过将自然波前优化至接近衍射极限状态，可使标记总长度减少65%。

    关键词： 波前畸变、超短激光脉冲、体相内雕刻、自适应光学、玻璃、纵向球差

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [美国激光学会ICALEO? 2016：第35届国际激光与光电应用大会 - 美国加利福尼亚州圣地亚哥（2016年10月16-20日）] 国际激光与光电应用大会 - 在1.2311级钢模具上直接激光微加工固体微针用于微注塑成型

    摘要： 微针阵列（MNs）是由多个微突起与共同支撑体组成的装置。它们被用作医疗微型设备（采样）或诊断治疗应用，特别是可作为药物递送系统，既作为药物缓释体，也可作为药物注射装置。在后一种情况下，微针通过角质层（SC）在无痛刺激真皮层神经的前提下，形成通往活性表皮（VE）的微型传输通道。这为无痛、有效的药物递送提供了可能，但大规模生产具有成本效益的微针阵列仍具挑战性。本文采用激光微加工技术，通过注塑成型（IM）制造金字塔形微针模具。利用飞秒激光直接在1.2311级钢模上微加工出宽500微米、高1000微米的微针阵列腔体。分别采用有无后处理的直接微加工方式制备该腔体。前者会在微加工腔体表面产生大量残留物，导致表面粗糙度较高。能谱分析（EDS）数据显示腔体内的残留物含氧量高，表明大气氧环境下激光辐照会不可避免地引发辐照区域氧化。因此通过激光后处理去除微针表面氧化层可改善表面光洁度。氧化层去除还能提升激光对精细特征的加工能力，从而增强复制微针的针尖锐度。但过度激光后处理会导致微针针尖出现非预期形变——这是由于多次反射光在加工腔体底部优先吸收所致。

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 利用飞秒激光直写技术在Eagle2000玻璃中制备可大规模生产的低损耗宽带光学波导

    摘要： 通过飞秒激光直写技术在碱土硼铝硅酸盐玻璃中制备了光学波导，实验采用不同脉冲能量和扫描速度参数。为测定其损耗并分析加工参数的影响，我们对500纳米至1700纳米波长范围进行了光谱表征。研究确定了三种主要损耗机制：长波长区损耗主要源于弱耦合效应；短波长区行为则受瑞利散射导致的传输损耗支配——实验显示提高扫描速度可基本消除该损耗（<0.05分贝·厘米?1·微米?）；此外高波长区的体吸收也会影响传输损耗。当采用中等脉冲能量（125-250纳焦）与高扫描速度（超过6厘米/秒）组合时，制备的光学波导在整个测试波长范围内均呈现低损耗特性，适用于需要更宽工作波段的应用场景。由于最佳制备条件在高扫描速度下实现，该技术还能兼顾量产效率与缩短加工时间的需求。

    关键词： 飞秒激光直写、瑞利散射、传输损耗、耦合损耗、米氏散射、集成光学、低损耗宽带光波导、大规模生产

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 超短激光脉冲体相改质过程中热积累动力学的模拟

    摘要： 使用高重复频率的超短脉冲（USP）激光系统时，热积累效应会逐渐显现，随后吸收过程转为线性。这导致加工动力学发生显著变化。采用此类USP激光对玻璃进行结构化加工时，会产生用于波导、焊接或选择性激光诱导蚀刻的熔融线条，其最终质量高度依赖于结构化效果及给定的表面平滑度。我们通过在热积累迭代步骤间重新计算吸收行为，对体相改性过程进行模拟。模拟结果与玻璃实验现象相符，能够解释改性区域的平滑或非平滑特性。

    关键词： 脉冲-脉冲模拟、热积累、迭代模拟、高重复频率超短脉冲激光、体相改性、工艺动力学模拟

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 飞秒激光在Nd:YAG中写入波导的脉冲传播建模与实验

    摘要： 本研究采用单向脉冲传播方程（UPPE）模型，研究了硅晶体与掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）晶体中的非线性激光-物质相互作用。通过对比已报道的硅晶体实验结果验证了模拟数据的准确性，并将模型应用于Nd:YAG晶体开展实验验证。使用波长515纳米、脉宽300飞秒、重复频率1千赫兹的脉冲，在Nd:YAG晶体中制备了应力诱导波导。获得的波导平均传输损耗为0.21±0.06分贝/厘米，低于先前报道的Nd:YAG晶体中Ⅱ型波导数值。建模与实验结果一致表明：改性轨迹（波导沟道）深度随输入能量增加而加深?；赨PPE模拟框架，本文详细分析了调控波导模场特性的方法。

    关键词： 应力诱导波导写入、非线性脉冲传播、飞秒激光写入、Nd:YAG晶体

    更新于2025-09-12 10:27:22