项目名称: 玻璃基光流体器件的飞秒激光制造方法研究

项目编号: No.51475482

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 孙小燕

作者单位: 中南大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 光流体器件是集流体操控与光学检测功能于一身的高性能集成型生化检测器件。玻璃材料在可见和紫外波段透过率高,且具有良好的化学稳定性,为光流体器件的高灵敏度和高可靠性提供必要保障。但MEMS工艺和浇铸技术不能实现玻璃基三维光流体器件的加工,亟需探索新型制造方法。飞秒激光的三维高精密加工优势为玻璃基三维光流体器件的制造提供可能,但器件的加工机理与精度控制还有待研究。基于此,本项目提出利用飞秒激光诱导玻璃材料改性并实现折射率调制或形成快速腐蚀微结构的加工思路,以实现高性能三维玻璃光流体检测芯片加工为目标,以控制飞秒激光改性区性能为核心,阐明改性区物质微观结构变化对光学性能的影响机制,分析改性区结构尺寸和精度的精确控制加工机理,研究改性区腐蚀动力学过程,并设计新型光纤微流体器件,建立光流体器件工艺参数-微观结构-器件性能的相关模型,为高性能三维光流体器件的制造提供新方法。

中文关键词: 飞秒激光;光子微流体集成器件;激光微加工;化学腐蚀

英文摘要: Optofluidic devices are the high-performance biochemical analysis devices which can realize both fluid control device and optical detection. Glass has high transmittance in visible and ultraviolet band, and it also has good chemical stability, which provide promise for high sensitivity and reliability of optofluidic devices. But MEMS and casting technology cannot fabricate 3D glass optofluidic device, it is need to develop new glass optofluidic devices manufacturing method. Femtosecond laser 3D high precision processing advantages make the fabrication of 3D glass optofluidic devices is possible. But the processing mechanism and precision control of the device is still an open question. Based on these, this project put forward by using femtosecond laser induced glass material modification, and caused refractive index modulation or rapid etching microstructure; the goal is using femtosecond laser to realize high performance opto-fluidic detection chip manufacturing. Control the femtosecond laser modification area performance is the core of this project. Clarify the affect of modified area material microstructure on the device optical performance, analysis precision processing mechanism of the modified material area size and precision,research the etching kinetics of modified area, design fiber microfluidics devices, establish the physical model of optofluidic device parameters - material micro-structure - performance of devices, and provide new method of high performance 3D optofluidic devices fabrication.

英文关键词: femtosecond laser;opto-microfluidic integrated devices;laser micromachine;chemical etching

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