表面增强拉曼光谱(SERS)作为一种光学无损分析技术,因其高灵敏度与强特异性被广泛应用于环境检测、医学诊断等多种领域。SERS衬底一般采用金属纳米结构耦合光场形成局域表面等离激元共振(LSPR),显著增强了拉曼散射截面。
本文聚焦激光融合制造,从全局视角讨论该工艺在柔性微纳传感器制造中的应用形式,依次介绍了激光增材、等材与减材三种制造方法,并重点分析加工机理与典型目标材料,突出了激光融合制造在柔性微纳传感中的技术优势。之后具体展示了激光融合制造在柔性物理、化学、电生理与多模态微纳传感器中的典型应用,并对相关研究及最新进展进行讨论。最后,针对该领域现存技术挑战与未来发展趋势进行总结与展望。
飞秒激光双光子聚合(TPP)技术能够实现亚微米精度的真三维加工,十分适合制备上述这种具有复杂形貌的三维微结构。传统双光子聚合技术采用单点直写曝光方案制备微结构,其效率较低。高效率加工需要昂贵、精密的运动控制系统配合,这限制了相关制造技术的实用性。
飞秒激光具有超短脉冲宽度和超高峰值功率等特点,是现代极端制造和超精密制造领域的重要工具之一。飞秒激光微加工技术具有热效应低、空间分辨率高、非接触加工等优点。特别地,飞秒激光可以作用任意给定的材料,在材料表面直接制备出不同类型的微米/纳米多级结构,且激光焦点的位置可以被加工程序精确控制,因而飞秒激光也擅长于微纳结构的精细设计与调控(图2)。利用飞秒激光在材料表面构建特殊的微尺度、纳尺度结构,可获得各种各样的超浸润特性。
铌酸锂(LiNbO3)由于其优异的电光和非线性光学特性、相对较高的折射率和较宽的透明窗口,自20世纪60年代以来一直被广泛应用于光子学领域。近年来,随着通过离子切片制备的商业化薄膜铌酸锂晶圆的出现,以及加工制备技术的快速发展,基于薄膜铌酸锂平台[1]开发出了一系列光学器件,包括超低损耗可调光波导延时线、超高速光调制器、高效率量子光源,以及高功率片上放大器与片上激光器等。
随着二维材料的快速发展,具有高功率、脉冲、窄线宽、可调谐等多种特性的半导体激光器已经问世。其中,可调谐半导体激光器凭借体积小、寿命长、波长切换灵活等优势,被广泛应用于光纤通信、光纤传感、激光雷达等领域。此外,光频域反射、法布里-珀罗干涉、光栅传感等具体应用场景对激光器的调谐性能提出了更严苛的要求。
飞秒激光脉冲因其具有极高的峰值功率与高斯分布的横场能量,与材料相互作用时会出现非线性吸收与电离过程。这种物理机制可使飞秒激光将束缚态电子瞬间激发,进而精确去除材料。因此,飞秒激光微加工技术在硬脆透明材料的刻蚀、切割与钻孔等方面具有无可替代的优势。
受限于地面引力波探测器的臂长及振动噪声,激光干涉引力波天文台(LIGO)等地面探测器主要关注kHz频段的引力波信息。为探测更为丰富的mHz频段引力波,如中等质量黑洞并合及中等质量黑洞双星绕转等,空间引力波探测计划应运而生,主要任务包括欧美的LISA计划及我国的太极计划、天琴计划等。
封面展示了紧凑型光纤进、光纤出的周期极化铌酸锂(PPLN)薄膜脊型波导器件。该器件结合了准相位匹配的设计灵活性和波导结构的高功率密度优势,具有转换效率高(比块状晶体高出2~3个数量级)、功率损耗小、结构紧凑等优点,适用于瓦级频率变换。
