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自从2001年S.Kawata教授等人报导了利用三维微尺度加工技术得到了高分辨率聚合物微纳结构以来,多光子微纳加工的重要性已经得到不断证实。由于多光子加工特有的无掩膜、超分辨、可实现真三维结构等优点,这一技术近年来获得了长足的进步与发展。由于多光子微纳加工实验中普遍使用的是线偏振型激光光源,而这种光源在紧聚焦光场内具有典型的高斯型光强分布特征,故而利用多光子加工技术获得的微纳尺度结构通常都具有较大的长径比,这一特征已经被诸多研究报导所证实。 虽然基于线偏振型激光的多光子加工已经作为一门成熟的技术得到了长期应用,加工所得结构的大长径比特征对提高功能性器件保真度的限制却始终没能得到很好地克服。与具有高斯线型光强分布特征的TEM00线偏振激光不同的是,作为一种典型的具有中心轴对称分布特性的偏振光,径向偏振型激光因其在紧聚焦光场内固有的强纵向电场分量和小光斑特性,已经在如光镊作用、光学成像、信息存储等许多领域得到了深入研究和广泛应用;而在多光子微纳加工技术方面,径向偏振光的上述特性也使得它具有极高的应用潜力。 在基于双光子聚合理论的微纳聚合物结构细节的可调控性与长径比减小方面,我们期待径向偏振型激光能够打破普通线偏振型激光的局限性。产生径向偏振性激光的方法包括已经报导的相位相干法、光栅法等多种。在本论文的相关研究中,我们利用ARCoptix偏振转换器将由Ti蓝宝石激光器产生的780 nm飞秒脉冲激光转换为对应的径向偏振型飞秒脉冲,并以它为光源进行包括聚合物点阵、聚合物线阵、聚合物木堆形光子晶体和聚合物螺旋线等具有典型型的二、三维微纳结构的加工,所使用的加工对象则为一种丙烯酸型商用负性光刻胶IP-L。我们对加工所得结构的几何与光学特性进行多种形式的表征,并得到了包括长径比在内的多种特征参数的测量结果。结论表明,由径向偏振飞秒脉冲激光加工所得结构的长径比与利用普通线偏振型激光加工所得相应结构相比有了非常明显的降低。这也表明径向偏振型飞秒脉冲激光在降低微纳加工结构的长径比和改善结构纵向分辨率等方面具有良好前景。