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 上海光机所知识创新工程试点工作简报

（第一七〇期）

2005年10月14日

上海光机所飞秒激光诱导微纳功能结构研究取得多项进展

近日，在国家杰出青年基金等项目的支持下，上海光机所光子技术实验室在飞秒激光诱导微纳功能结构研究取得新的重要进展，研究发展了一种新的计算全息方法。该方法利用飞秒激光直写在金属薄膜上形成计算全息图，不需要掩模且不必对基体材料做清洗、刻蚀等特殊的前期及后期处理，通过模拟算法，设计出Fourier型二元全息图。该方法克服了传统计算全息图工艺复杂，对环境要求严格等缺陷，有望在光学互联、空间滤波以及三维显示等领域带来革新，并得到广泛应用。

把上海光学精密机械研究所的英文缩写“SIOM”通过模拟算法得到128×128阵列的二元相位信息。然后通过计算机控制三维加工平台的移动将此信息写到金属薄膜上。图（a）为飞秒激光制备的计算全息图的光学显微镜照片。128×128阵列像素点由飞秒激光直写在样品上3×3mm2的区域内。将波长为633 nm的He-Ne激光耦合到图（a）的计算全息图上，在接收屏上得到了“SIOM”的信息再现，如图(b)所示。如果将全息图相对He-Ne激光呈一定角度放置，可以同时得到透射和反射的信息再现图。相关论文发表后被美国的Photonics Spectra (June 2005)作了详细报道。

同时，该实验室还结合飞秒激光干涉技术以及脉冲激光转写技术，利用多光束飞秒激光干涉将周期微结构从镀有金属薄膜的支撑基体转写到另一接受基体上，实现了同时在支撑基体的金属薄膜上形成了与接受基体上正负相反的周期微结构。周期点阵的直径小于1 μm，周期为2.5 μm。飞秒激光干涉转写技术有望在制备衍射光学元件、光子晶体以级微电子封装中布置焊点阵列等领域得到应用。

另外他们与日本京都大学研究小组合作发现了单光束飞秒激光诱导的沿激光传输方向形成的纳米周期孔洞结构。孔洞大小可达250nm, 周期为数个μm。这一现象的发现为构筑三维光子晶体开辟了新的途径。相关论文发表在美国化学学会的Nano Letters（影响因子8.449）杂志上。目前，这项研究正就该现象的普适性和机理方面作进一步深入探究。

2004年至今，该研究小组在相关领域发表SCI收录论文20多篇，其中影响因子大于3的9篇，在国际会议上作邀请报告5次。应邀编著的日语著作《フェムト秒テクノロジーの基礎と応用（飞秒技术的基础与应用）》将于明年初由日本化学同人出版社出版。（激光与光电子功能材料研发中心供稿）

 

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