基于微納光柵結(jié)構(gòu)的飛秒激光加工應(yīng)用研究.pdf

1、飛秒激光加工形成各種微納米結(jié)構(gòu)在光子晶體、光存儲、微光電器件等領(lǐng)域具有光明的應(yīng)用前景。本文的研究目標(biāo)是針對飛秒激光加工微納光柵結(jié)構(gòu)的應(yīng)用進(jìn)行分析。著重分析了利用圓偏振飛秒激光加工形成彩色金屬的獨(dú)特之處。當(dāng)改變?nèi)肷涔庹丈浣嵌?，色彩表面顏色在不同的?fù)合色之間過渡，色澤有明暗變化，在慢慢變化觀測角度時(shí)顏色圖案變化并不明顯。
　　飛秒激光加工微納光柵結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用與光電器件上。提出依據(jù)飛秒激光加工微納光柵結(jié)構(gòu)結(jié)合表面等離子效應(yīng)進(jìn)行器件性能

2、增強(qiáng)。對具有納米光柵結(jié)構(gòu)輔助的MSM光電探測器進(jìn)行了理論分析并建立模型，隨后根據(jù)FDTD solutions對結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，分析了金屬光柵占空比、金屬光柵厚度以及亞波長孔徑間距三個(gè)參數(shù)對于探測器性能的影響。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要搭建一套完整的飛秒激光加工系統(tǒng)，介紹相關(guān)時(shí)域有限差分法的理論以及FDTD Solutions軟件的仿真步驟。
　　通過搭建的飛秒激光加工系統(tǒng)在在金屬鐵和不銹鋼表面加工出微納結(jié)構(gòu)，S

3、EM觀察金屬表面的加工區(qū)域，線偏振飛秒激光在金屬表面形成了納米量級的NC-LIPSS，可看做光柵結(jié)構(gòu)，圓偏振飛秒激光處理后的表面納米結(jié)構(gòu)則以金屬光柵和納米顆粒為主，并根據(jù)該結(jié)構(gòu)在FDTD solutions軟件中分析了不同光柵結(jié)構(gòu)的吸收性能。然后著重分析了圓偏振飛秒激光處理鐵表面色彩的結(jié)果，證明了圓偏振激光在制備結(jié)構(gòu)色上具有一定的獨(dú)特之處。
　　根據(jù)飛秒激光可以加工微納光柵結(jié)構(gòu)的特性，將其應(yīng)用與光電探測器的制作上。對通過鋁納米光柵

4、輔助的SPPs增強(qiáng)的金屬·半導(dǎo)體-金屬光電探測器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。通過理論分析、建立模型和仿真分析，對金屬光柵占空比、金屬光柵厚度、亞波長孔徑間距三個(gè)參數(shù)對于探測器性能的影響做出分析。所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，即亞波長孔徑間距xw保持在50nm，有源層厚度hs保持在30nm，金屬光柵厚度hg保持在120nm，光柵占空比DC=0.4，即為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥罴训钠骷Y(jié)構(gòu)參數(shù)。優(yōu)化的鋁納米光柵輔助基于表面等離子體激元的金屬-半導(dǎo)體-金屬光電探測器在900nm光