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双光子聚合多次快速扫描机制与小线宽研究

童唯扬 王正岭

童唯扬, 王正岭. 双光子聚合多次快速扫描机制与小线宽研究[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 041002. doi: 10.11884/HPLPB202032.190089
引用本文: 童唯扬, 王正岭. 双光子聚合多次快速扫描机制与小线宽研究[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 041002. doi: 10.11884/HPLPB202032.190089
Tong Weiyang, Wang Zhengling. Linewidth of femtosecond laser two-photon polymerization multiple-rapid-scanning[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 041002. doi: 10.11884/HPLPB202032.190089
Citation: Tong Weiyang, Wang Zhengling. Linewidth of femtosecond laser two-photon polymerization multiple-rapid-scanning[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 041002. doi: 10.11884/HPLPB202032.190089

双光子聚合多次快速扫描机制与小线宽研究

doi: 10.11884/HPLPB202032.190089
基金项目: 江苏省自然科学基金项目(BK20161342);江苏省“六大人才高峰”高层次人才项目(GDZB-018);江苏省高校自然科学研究重大基金项目(15KJA140001)
详细信息
    作者简介:

    童唯扬(1993—),男,硕士研究生,从事飞秒激光与物质相互作用及双光子加工等研究工作;434552776@qq.com

    通讯作者:

    王正岭(1971—),男,博士,从事微纳米光学与原子光学研究工作;zlwang@ujs.edu.cn

  • 中图分类号: TN305

Linewidth of femtosecond laser two-photon polymerization multiple-rapid-scanning

  • 摘要: 采用自由基浓度起伏理论并考虑光镊集聚效应,理论研究了飞秒激光双光子聚合多次快速扫描的线宽问题。根据双光子光聚合过程中自由基浓度随时间变化的关系,考虑光镊力及自由扩散效应对自由基分布的影响,得到了多次快速扫描加工线宽的表达式。研究了多次扫描过程中产生自由基浓度随扫描次数的变化、双光子聚合加工不同扫描次数下加工线宽随激光功率的变化、多次扫描过程中间隔时间对于加工线宽的影响。多次扫描的线宽表达式可以直接回归至单次扫描的一般公式,且理论结果与文献中实验加工线宽相吻合,两者误差在2%。控制扫描间隔时间,减少自由基的向外扩散运动以及被树脂材料内大分子猝灭,使得活性自由基的分布更为集中,可以获得更小的加工线宽。研究结果为飞秒激光双光子更小线宽加工的研究提供了新的思路,为飞秒激光多次快速扫描加工提供了理论依据。
  • 图  1  多次扫描时自由基浓度变化

    Figure  1.  Free radical density changed during multiple scans

    图  2  线宽随扫描速度和激光功率的变化关系

    Figure  2.  Linewidth varies with scanning speed and laser power

    图  3  线宽随间隔时间的变化关系

    Figure  3.  Linewidth varies with time interval

    图  4  多次扫描过程中单个作用点处自由基的产生与运动

    Figure  4.  Free radical production and movement in a single action point during multiple scans

    图  5  自由基分布情况

    Figure  5.  Distribution of free radicals

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-26
  • 修回日期:  2019-12-26
  • 刊出日期:  2020-03-06

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