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本文首先介绍了现有微细加工方法并对其进行比较,提出基于激光捕捉(Laser Trapping)实现微细加工的新技术。 激光捕捉技术又形象地被称为光镊,它是激光光压的主要应用之一,是利用一束高度会聚的激光形成的三维势阱实现对微小粒子(亚微米到数十微米大小)精确定位和操控。文中综述了这一新型技术的研究现状,目前已广泛应用于生物,医学、物理和化学等领域中,但在微细加工应用方面的研究国内外尚处于起步阶段。R.C.GAUTHIER在1997年首次提出将“光镊”应用于微加工领域,可实现对微小器件的非接触式移动、操纵和组装,但R.C.GAUTHIER未提到将它应用于表面或体微细加工。文中创新性的提出将几个微米的高强度微粒子(如金刚石、碳化硅、石英等)作为微加工工具,在光镊的驱动下在加工表面产生移动、高速转动及振动,从而完成微米乃至纳米级的加工任务。这种新型加工技术具有易实现、易控制、高加工精度、可实现三维加工的四大特点,克服了现有加工方法的缺点。 本文从理论和实验两方面研究对其进行了论证。理论研究以量子光学为理论基础,利用几何光学和动量守恒定律建立了仿真模型,实现了对任意形状米氏粒子受力的计算机仿真。了解了各项参数对粒子捕捉力和光力矩的影响,确定了最佳捕捉条件。实验研究以理论研究为基础,建立了满足最佳捕捉条件时的实验装置,并在国内首次实现了在液体中对高强度粒子的捕捉,并使被捕捉的粒子在加工面上反复移动及转动,获得了2nm的表面微细刻痕。同时还通过实验比较,定性分析了最佳加工条件(如激光功率和加工表面参数)。