您好，感谢您的问题，这个问题直接切中了基于飞秒激光进行三维微纳加工的核心。与单光子吸收加工的原理相比，基于双光子加工的主要优势有以下几点：

1） 单光子吸收加工只能使用于对于使用的激光波长有线性吸收的光刻胶材料，根据光刻胶的性质实现单光子聚合（反胶，negative photoresist，在显影之后曝光的位置保留，而未曝光的位置被显影液洗掉）或者是单光子断键（正胶，positive photoresist，在显影之后曝光的位置被显影液洗掉，而未显影的位置被保留）。

而基于双光子吸收的加工可以适用于不同类型的材料（材料可以对于该激光波长有线性吸收也可以没有），通过不同的反应机理在不同的材质上进行加工，其可能的加工机理包括以下几点：

A．同样可以用于光刻胶材料实现双光子聚合或者双光子断键。

B．可以通过双光子引发的化学反应进行材料改性，例如光还原和光致氧化。

C．实现材料相变，例如实现从晶态材料到非晶态材料的改变，其最直接的表现就是材料的折射率变化。

D．实现材料剥离和刻蚀，如逐层剥离二维材料，刻蚀金属材料或者半导体材料。

E．在材料内部形成微爆破，实现中空的点或者是线，该点或者是线的周围将形成高密度的壳层。这样可以在材料中形成高折射率差的格点或者波导。

因此，双光子加工的机理更加丰富，可以根据不同的材料和应用需求进行选择。

2） 由于单光子加工要求被加工材料对于该激光波长有线性吸收，因此无法将激光聚焦于材料内部进行三维加工。相比之下，双光子吸收只发生在激光的焦点处（需满足材料阈值的需求），因此可通过将激光聚焦到对于该激光波长没有线性吸收的材料内部，进行三维加工，并具有三维空间分辨率。通过在材料内部扫描加工路径实现任意三维结构的加工。在此基础上即使样品具有层状结构，双光子机理可以实现在材料中任意层的改性或者加工。这种加工方式具有极大的自由度并带来极大的便利。例如，传统的基于单光子机理在加工层状结构时，需要通过预处理，将所需要加工的层暴露在表面以实现单光子的曝光加工，并在加工之后根据保护需求逐层包覆材料。而使用双光子机理不需要预处理及后处理过程，有效的减少加工步骤，缩短加工时间，降低加工成本。

3） 针对同一激光波长，相比于单光子机理，双光子机理具有更高的空间分辨率。例如传统的基于单光子机理的衍射极限的分辨率可以表达为：d_s=λ/2NA,其中λ是所使用的激光波长，NA为所使用的聚焦显微镜头的数值孔径。而基于双光子吸收机理，该分辨率则提升为：d_t= d_s/=λ/2NA. 因此，该分辨率可以提高倍。

综上所述，相比于单光子吸收的使用连续波激光器的加工，基于双光子吸收的基于飞秒激光的加工原理具有：加工机理多、材料丰富、可进行三维加工和高空间分辨率等优势。

您好，谢谢，这是一个好问题。这里实现激光对于所要加工材料的表面追踪是一个很复杂的问题，同时需要人工智能的视觉识别和有针对性的算法。其涉及到材料本身对于激光的反应（如是否有高反射，或者产生荧光），和材料本身在受到激光照射之后产生的材料改性（如引入的折射率调制和振幅调制）。因此，需要根据不同的材料实现基于不同机理的检查追踪。这里我们举基于氧化石墨烯薄膜的光还原的加工流程为例：首先氧化石墨烯的折射率较高（>1.8），因此可以通过机器视觉探测其反射光的图样来判定激光的焦点是否在氧化石墨烯薄膜的表面，同时根据激光加工引起的振幅调制来看激光焦点是否在氧化石墨烯的表面实现了有效的加工，并通过识别加工分辨率的方式来判断激光焦点是否在最佳的位置。同时，在此基础上这里不仅涉及到软件的判定，还涉及到硬件的设计校准来实现最优的成像质量和最高的成像分辨率。可以说，加工材料的表面追踪是一个系统工程。这仅仅是针对氧化石墨烯材料的，而根据不同的材料的判定条件也需要相应改变，是一个复杂的课题。Innofocus光子科技拥有相关发明专利，有更详细的需求或问题的话，其实也可以向Innofocus的技术部门咨询。

谢谢您！这个问题估计很多人都比较关心。折射率成像是通过空间光干涉的方法，配合计算全息的方法来定量计算折射率差引起的相位差，从而进一步还原所测量材料的三维折射率分布。由于其需要进行三维空间折射率的测量，首先需要所测量的材料对于所使用的照明激光的波长区域具有高透射率（我了解到Innofocus光子科技目前在照明激光波长方面，有450nm，488nm，532nm，633nm等波长可选，并可以根据应用需求定制波长）。因此，从原理上来说材料本身只要在照明激光波段是透明的就可以进行折射率成像。而从实际操作角度出发，由于需要高数值孔径透镜（NA>0.5）来实现高空间分辨率，对于所需成像的材料的厚度有一定要求。其材料厚度应当小于2mm，而且加工的结构到材料表面的距离应当小于成像显微镜头的工作距离（一般<400µm）。由于在相同材料上使用相同的激光参数加工出来的折射率差及空间分布是相同的，可以在薄片材料上进行折射率成像，定量测定折射率，优化激光加工参数，并在最终所需加工的厚的块体材料上使用最优参数进行加工。这样可以快速优化加工参数，并可以根据应用需求在不同厚度的块体材料上使用。

您好，您的问题切中了折射率成像和普通的CCD原位观察的区别。首先折射率成像的主要能力是观察材料中的三维折射率差的分布（定量精度到0.0001），目前尚无其它的观察方法可以实现相同的功能。其主要是面向在不同的光学透明材料中观察使用飞秒激光加工产生的折射率差，该折射率差在光波导、光纤光栅的应用中有不可替代的重要意义，其可以使用在大量的晶体和非晶体材料中，包括传统的聚合物（如PET、亚克力材质……）、传统光学晶体材料（石英、光学玻璃）、新型光学晶体材料（铌酸锂晶体、蓝宝石、钻石、BGO晶体）。同时可以是任意长方体、立方体及圆柱体形状的材料，还适用于光纤材料。

激光加工系统中自带的相机可以显示加工过程的二维图片，或者是材料的改性（比如光学材料的吸收升高，就显示出来更深的颜色，或者材料被玻璃或者刻蚀所形成的散射，或者高透明度的区域），是一种很有用的实时观察加工过程及结果的方式。然而在观察激光引入折射率差的需求中，该传统方法面临两个挑战：

1）  如果是纯的折射率差变化，其不会引入透射率或者吸收的变化，在该折射率变化完全在焦平面上时是无法清晰分辨的（比如光纤的纤芯与包层的边界在聚焦准确的情况下便无法分辨）。因此，经常需要将引入的折射率差略微移开观察的焦平面，通过观察该折射率差引起的颜色条纹来得到一定的对比度。但是，由于观察的是衍射的像，其线宽很难直接确定，并且将样品刻意离开焦平面虽然有利于观察，但是也会在加工的位置引起些许误差，在对于加工位置的要求不是很精确（允许几百纳米的误差）的情况下是可以使用的。