新工科毕业设计项目指导教师及学生申报通知（基于迷你真空室的高重频飞秒激光镀膜系统的设计）

各学院（部）：

为更好开展新工科毕设项目，提升项目质量和水平，“基于迷你真空室的高重频飞秒激光镀膜系统的设计”新工科毕业设计项目现面向全校教师和毕业班学生进行招募。现将有关事项通知如下。

一、项目背景

随着脉冲激光沉积（PLD: Pulsed Laser Deposition）技术的不断发展，原子级激光沉积（ALD: Atomic Laser Deposition）技术成为半导体镀膜技术的研究热点之一。传统的PLD和ALD通常使用纳米激光作为光源，虽然飞秒激光已经被证明可以用于激光沉积镀膜领域，但是如果采用传统固体飞秒激光器做光源，价格昂贵，效率较低。因此设计基于迷你真空室的高重频飞秒激光镀膜系统是非常具有实际应用价值的。

本项目第一期重点关注基于迷你真空室的高重频飞秒脉冲激光镀膜系统的基本框架设计，本项目预期完成最基本的技术设计方案。

二、选题方向及任务

项目拟设六个研究方向：高功率飞秒激光器技术、飞秒脉冲激光频率转换和整形技术、薄膜厚度光学检测技术、飞秒激光薄膜沉积技术、飞秒激光镀膜系统的流体力学分析、真空腔的腔体设计和自动控制设计。

每个研究方向拟设1-2名指导教师岗位。每个研究任务拟安排1-2名学生。

研究方向和任务设置如下：

1. 高能量飞秒脉冲激光光源

领域：飞秒激光技术

任务：实验研究高功率高脉冲能量的飞秒激光器，实现对脉冲序列的智能化操控，研究脉冲串智能编码技术，为镀膜系统提供优质可控的飞秒激光源。

2. 飞秒脉冲激光频率转换和整形技术

领域：飞秒激光技术

任务：通过数值模拟计算，提出飞秒脉冲的倍频设计和脉冲整形技术方案。其中脉冲整形技术方案包括基于复杂波形的基频脉冲波前整形、整形脉冲倍频的技术方案。

3. 薄膜厚度光学检测技术

领域：飞秒激光技术、测量技术

任务：完成基于飞秒激光的无损探测技术的实时镀膜厚度光学监测方案，包括测量技术路线择优、仿真实验，并提出基于人工智能算法的复杂膜系结构测量策略，对算法的实时性进行研究和评估。

4. 飞秒激光沉积技术

领域：飞秒激光加工

任务：实验研究飞秒脉冲激光沉积薄膜过程，通过实验结果优化靶与衬底的夹角，为腔体设计提供实验依据。

5. 镀膜系统的流体力学分析

领域：流体力学

任务1：基于流体力学建模和数值仿真计算，完成对激光烧蚀金属靶过程的动力学模拟，确定物质喷流到衬底处的流体密度和状态；

任务2：基于流体力学建模和数值仿真计算，完成对腔体气路设计的动力学模拟，在流体力学计算结果之上优化迷你真空腔的腔体结构。

6. 真空腔的腔体设计和自动控制设计

领域：仪器、机械、自动化

任务：完成真空腔的腔体设计（包括光学窗口设计）、真空腔靶与衬底支架的机械控制设计。完成整体镀膜系统的控制设计方案，提供激光扫描和靶运动两套联动控制设计方案。完成初步预算。

三、指导教师和学生可选毕设课题

毕设课题如下表所示，指导教师和学生可根据自己的兴趣选择相应的毕设课题。指导教师和学生请通过天大邮箱pangdongqing@tju.edu.cn联系精仪学院庞冬青老师报名，时间截止到11月30号。

表 指导教师和学生可选毕设课题方向