微孔作为一种常见结构，广泛应用于各个领域。但随着国家重大战略需求应用要求的不断攀升，微孔的深径比、孔径、形状复杂度、质量要求都不断推向新的极端。北京理工大学微纳制造团队利用超快激光时空整形微纳加工新方法，针对某国家重大工程核心结构微孔加工的技术挑战（如深径比大、极小化重铸层/溅射物、孔型质量要求高、极小化腔内残留物、加工效率亟待提高等），通过空间整形改变超快激光光场空间分布，控制瞬时局部电子密度分布及其相变过程，优化和调节等离子体喷发过程，攻克了大深径比（1000∶1，直径1.5 μm）、高一致性（25万孔/厘米2）、高质量（无微裂纹/重铸层）、高效率（单光束100孔/秒）、极小化残留物等微孔制备难题（图6.4），并被选定为该国家重大工程靶球微孔唯一加工工艺[155]。
图6.4 国家某重大工程靶球微孔加工
A，靶球微孔加工；B，单脉冲超快激光贝塞尔光束飞行打孔法实现高效率、高质量、高一致性的微孔阵列加工(www.xing528.com)
针对该国家重大工程中靶球内外直径及厚度参数的测试，北京理工大学研究团队提出了激光径向偏振差动共焦纵向场层析成像检测方法[156, 157]（图6.5），利用差动共焦技术提高了共焦成像检测技术的轴向分辨能力；利用径向偏振紧聚焦技术和光瞳滤波技术显著压缩了聚焦光斑，改善共焦成像检测系统的横向分辨能力；再利用图像复原技术进一步改善横向分辨能力，进而改善系统的空间分辨能力。该方法结合图像边缘处理技术，可实现轴向2 nm、横向80 nm分辨的结构测试，可用于大尺度、大凸凹变化标准样品的纳米精度计量测试与标定。
图6.5 激光径向偏振差动共焦纵向场层析成像检测方法原理示意和装置
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