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RSS2023年 第50卷 第3期
激光微纳加工专题
封面文章：杨顺华，丁晨良，朱大钊，等. 基于飞秒激光的高速双光子刻写技术 [J]. 光电工程，2023，50(3): 220133
飞秒激光的超短脉宽及高峰值功率密度特性，在微纳加工方面展现出独特的优势，成为微纳加工技术的研究热点。飞秒双光子直写（two-photon lithography, TPL）无需掩模版，具有3D加工能力，且可以直接将电脑端设计的结构进行加工，是目前硅光芯片、新型传感器、人工智能、新型材料等新兴领域迫切需要的微纳加工技术。然而，相比目前运用广泛的曝光光刻技术，飞秒双光子直写技术的加工效率问题一直束缚着其在各领域中的运用。
之江实验室刘旭教授、匡翠方教授研究团队阐述了科研人员针对飞秒双光子刻写效率提升进行的研究工作。具体地，分别从几个代表性的光学曝光手段，即单光束扫描、并行多光束刻写、面曝光和体曝光四个模块进行总结与对比。首先阐述了目前飞秒双光子直写的主流刻写方式，即基于不同扫描器件的单光束刻写研究。进一步阐述了飞秒双光子面曝光的研究进展，该技术一般通过数字微镜阵列DMD或空间光调制器SLM产生目标图形化光场，并将该面光场投影到物镜焦面进行曝光。全面的总结了飞秒双光子直写技术在效率提升上的研究进展进行了，包括基于各类高速扫描器件的单光束刻写技术，基于干涉点阵、MLA、DOE、SLM和DMD的多焦点并行刻写技术，基于SLM/DMD的面曝光技术，以及基于SLM的体曝光技术等，并对各类技术的优缺点及存在的挑战进行了相应阐述。
激光微纳加工专题
封底文章：董彬，张娟，王达伟，等. 飞秒激光加工微纳光学器件[J]. 光电工程，2023，50(3): 220073.
以电子为载体的半导体技术发展已趋物理极限，而以光子为载体的信息技术以其响应快、信息容量高、并行处理能力强以及功耗低等优势脱颖而出。微光学理论的发展使得光学器件的微型化与集成化成为可能，然而这对加工精度提出了更高的要求。飞秒激光具有超短脉宽、超高峰值功率、热效应低等一系列优势，主要分为增材制造和减材制造。增材制造则主要通过光刻胶和水凝胶等的双光子聚合实现。如果保证焦斑中心处的光强仅略大于双光子电离阈值，理论上双光子聚合可以实现超出衍射极限的三维分辨率，在逐点扫描的情况下，飞秒激光实际上具有了加工任意三维结构的能力。
中国科学技术大学吴东教授研究团队对飞秒激光三维微纳加工的原理、优势、工艺及其在光学器件加工方面进行了详细的论述，重点提到了飞秒激光加工过程中分辨率与有效加工范围之间的“矛盾”以及提升飞秒激光加工分辨率的种种工艺。在特定的应用中，研究人员应当在分辨率以及有效加工范围之间实现一个平衡，在保证加工效率的同时尽量提高分辨率。之后，聚焦于飞秒激光的加工工艺以及其在微纳光学器件加工方面的应用。
虽然已经有众多研究对飞秒激光加工的光学器件进行了一定的探索，但是相关的研究依然不够系统，不成体系。如何将各种光学器件集成到一块光子芯片中仍然面临着各种问题。
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罗先刚 院士
