飛秒激光誘導表面周期結(jié)構(gòu)中能量閾值和累積效應初探.pdf

1、飛秒激光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的一些奇妙現(xiàn)象引起了研究者的極大關(guān)注，當線性極化的飛秒脈沖激光以材料燒蝕閾值附近的能量密度入射到靶材表面時，會在表面誘導出類似于光柵的周期性結(jié)構(gòu)。周期性結(jié)構(gòu)的取向垂直于入射激光的極化方向，周期大小與入射激光的波長相當，其形貌受到靶材的物性參數(shù)以及入射飛秒激光參數(shù)的影響。激光誘導材料表面周期性結(jié)構(gòu)的研究，為快速制作表面納米器件提供實驗基礎(chǔ)，并且在改變材料的光學特性、光子學、光電子學和生物光學器件等方面有潛在的應用

2、。
　　 本文首先綜述了飛秒激光技術(shù)的發(fā)展、激光與物質(zhì)相互作用的原理及其表現(xiàn)出來的新特征、飛秒激光的應用以及飛秒激光誘導表面周期性結(jié)構(gòu)的研究進展和飛秒激光與物質(zhì)相互作用的理論研究概況。
　　 其次，我們實驗探究了飛秒激光誘導金屬靶材表面周期性結(jié)構(gòu)的形成條件，并分析了周期性結(jié)構(gòu)形成的規(guī)律。實驗探索了飛秒脈沖激光在一定能量密度下，通過改變脈沖數(shù)誘導表面周期性結(jié)構(gòu)的形貌特征，并采用ESEM和EDAX進行表征，表明周期性結(jié)構(gòu)形成

3、中沒有氧化現(xiàn)象的發(fā)生。討論了幾種金屬表面周期性結(jié)構(gòu)形成對激光入射角的依賴關(guān)系。發(fā)現(xiàn)隨著角度的增加，幾種金屬的周期性結(jié)構(gòu)的周期之間的差別越來越大。并對其進行理論分析，驗證了實驗的結(jié)果。
　　 最后，結(jié)合實驗結(jié)果，分析了周期性結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過程中存在能量閾值Es-th的原因，揭示出單脈沖能量閾值Emono-th的存在，并結(jié)合能量累積效應，討論入射激光能量密度在EPEmono-th范圍時，存在多脈沖激光誘導表面周期性結(jié)構(gòu)的脈沖數(shù)閾值NE-t