飞秒激光加工通过紧聚焦超短脉冲激光来获得具有超高能量密度的焦点，能轻松突破衍射极限，实现超高精度复杂结构的微纳加工，并因其“冷加工”的性能特点极大的拓宽了可加工材料范围。

与其它加工方法相比，飞秒激光加工技术制备得到的微结构尺寸小、制备效率高而且可以大面积制备、重复性好，并具有热影响区小、可加工材料范围广、真三维成型、高空间分辨率等优点。

热影响区小

飞秒激光加工最显著特征就是热影响区极小。对于长脉冲激光而言，即使将光斑聚焦到微米量级，在加工过程中也会对材料产生强烈的热效应。飞秒激光的脉冲宽度仅为数十至数百飞秒，与材料的相互作用时间非常短。它可以快速准确地将能量沉积到材料中，而不受能量扩散的影响，因此大大提高了加工精度。

可加工材料范围广

由于飞秒激光超高的功率密度和峰值功率已远远超过了任何材料的光学激发阈值，因此，理论上飞秒激光可以对所有材料进行加工(例如半导体材料、介电材料和金属材料等)。

真三维成型

飞秒激光与透明材料的相互作用主要集中在激光焦点处，因此若想在极小区域内实现三维加工，就必须控制飞秒激光的峰值强度刚刚高于材料的烧蚀阈值。此外可以通过调节飞秒激光的波长来实现材料表面和内部的加工。对透明材料加工时，由于处于紫外波段的激光对材料不透明，因此容易控制激光在材料的表面加工；而处于红外波段的激光对材料透明，因此能够实现材料内部的三维加工。通常需要结合三维运动平台和高倍NA物镜，将激光进行定位并聚焦到材料内部，来实现超精细三维加工。

高空间分辨率

飞秒与纳秒脉冲相比热效应显著降低，若将烧蚀限制在发生非线性吸收机制的极小区域内，则可以获得超高分辨率。由于吸收仅在非常高的强度下发生，因此飞秒激光脉冲可能会聚焦在透明材料(例如玻璃、聚合物和生物组织)内部，从而产生任意的三维微结构。聚焦的激光脉冲与透明材料的相互作用将引起材料性质的变化，包括光学折射率、密度和杨氏模量到成分分布和化学稳定性。更重要的是，由于材料的改性与飞秒激光脉冲的峰值强度以及激光的峰值强度有关，因此飞秒激光直写法的空间选择性修改提供了比衍射极限更高的空间分辨率。又由于超短脉冲持续时间抑制了热扩散，这使得飞秒激光直写法提供了很高的空间分辨率，可通过双光子聚合在玻璃或晶体的内部构建精细的3D结构。

激光加工技术已经非常普及，随着激光技术和激光应用领域的发展和需求，更高精密度的激光微纳加工技术已经应运而生。

转自：光电资讯

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