内嵌式微球透镜的光纤飞秒激光加工技术及应用-北京工业大学学报.PDF

第41卷 第12期 北 京 工 业 大 学 学 报 Vol.41 No.12 2015年 12月 JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OFTECHNOLOGY Dec. 2015 内嵌式微球透镜的光纤飞秒激光加工技术及应用 1,2 1,2 1 郑 崇 ,胡安明 ,陈 涛 (1. 北京工业大学 激光工程研究院,北京 100124; 2. 美国田纳西大学 机械、航空、生物工程系,诺克斯维尔 TN37996) 摘 要:利用聚焦的高重复频率飞秒脉冲在聚甲基丙烯酸甲酯薄片内部制作了具有优良光学性能的微球凸透镜及 微球凹透镜. 微球凸透镜的加工原理是基于飞秒激光诱致折射率变化机制,而微球凹透镜的制作是基于多光子效 应及高重频激光脉冲序列的热积累效应. 以微球凹透镜为例,对比了不同聚焦条件下制作微球透镜的加工效率及 效果,讨论了选择聚焦透镜所需综合考虑的因素. 提出了采用本方法可针对特定的应用需求设计并精确制作微光 学系统. 最后,讨论了内嵌式微透镜在微流控器件中增强荧光信号收集能力与成像能力的潜在应用价值,以及单步 制作功能集成的微流控芯片的可能性. 关键词:飞秒激光;微加工;内嵌微球透镜 中图分类号:V261.8 文献标志码:A 文章编号:0254-0037(2015)12-1846-06 doi:10.11936/ bjutxb2015070101 Fabrication and Application of Embedded Microball Lens Fabricated With Femtosecond Fiber Laser 1,2 1,2 1 ZHENG Chong ,HU An-ming ,CHEN Tao (1.Institute of Laser Engineering,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China;2.Department of Mechanical, Aerospace and Biomedical Engineering,University of Tennessee,Knoxville,Tennessee37996,USA) Abstract:Two types of embedded microball lenses namely convex microball lens (VMBL) and concave microball lens (CMBL) with outstanding optical properties were successfully fabricated inside a polymethethyl methacrylate (PMMA) substrateby utilizing ahigh repetitionratefemtosecondfiber laser. The fabricating mechanism of the VMBL was refractive index change induced by femtosecond laser,and the CMBL was fabricated due to the multiphoton absorption and the heat accumulation effect of the successive laser pulses ir