7 Micro-hole Arrays and Net-like Structure Fabrication
via Femtosecond Laser Pulses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Guoying Feng, Guang Li, Zhuping Wang, and Yao Xiao
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
7.2 Theoretical Analysis of Femtosecond Pulse-Laser
Micromachining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
7.2.1 Interaction Principle Between Femtosecond Laser
and Metallic Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
7.2.2 The Interaction of an Intense Femtosecond Laser
Pulse with Dielectric Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
7.3 Fabricating Micro-hole Arrays on Fused Silica Sheet . . . . . . . . 217
7.3.1 Overview of Laser Micro-holes Machining
Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
7.3.2 Preparation of Aluminum Coated Silica . . . . . . . . . . . . 226
7.3.3 Directly Writing Micro-hole Arrays on Coated-Fused
Silica Sheet by Using Femtosecond Laser . . . . . . . . . . 227
7.3.4 Ablation Threshold of Fused Silica . . . . . . . . . . . . . . . 228
7.3.5 Average Diameter of the Micro-hole Arrays
with Different Fluence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
7.3.6 Micro-hole Arrays on the Surface of Fused Silica
Sheet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
7.4 Fabricating Net-Like Structure by Femtosecond Laser
Pulses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
7.4.1 Overview of Microfluidic Channel Processing
Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
7.4.2 Fabricating Micro-grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
7.4.3 Fabricating Microfluidic Channels . . . . . . . . . . . . . . . . 236
7.5 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
8 Femtosecond Laser Direct Writing for 3D Microfluidic Biochip
Fabrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Jian Xu, Felix Sima, and Koji Sugioka
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
8.2 Femtosecond Laser 3D Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
8.2.1 Nondeformative Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
8.2.2 Subtractive Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
8.2.3 Additive Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
8.3 Fabrication of 3D Microfluidic Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
8.4 Fabrication of Optofluidic Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
8.5 Fabrication of Electrofluidic Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
8.6 Ship-in-a-Bottle Biochips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
8.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
Contents
xiii