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飞秒激光诱导材料表面周期结构的原位监测技术
作者: irglass 时间: 2019-03-27 浏览:520 次

    近日,我室硕士生于潇涵(第一作者)、亓东锋副研究员(通讯作者)和沈祥研究员(共同通讯作者)在Optics Express 期刊上发表了题为 In situ and ex-situ physical scenario of the femtosecond laser-induced periodic surface structures​论文。(https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-27-7-10087)。

    飞秒激光诱导周期表面结构 (LIPSS) 是一种普遍现象, 可以对纳米电子学器件和纳米光电子设备进行裁剪。然而, 关于 LIPSS 的形成机理存在一个问题, 目前的研究主要集中在个别结构的形成过程上, 如低空间频率 LIPSS (LSFL)、亚波长结构和激光诱导周期性环形表面结构 (LIPASS)。这些周期结构的一系列的演化过程形仍然亟待解决。本文章采用泵浦-探测装置, 保证了不同脉冲数下表面改性的实时、原位监测。LSFL 在双脉冲激光辐射后出现在表面, 随后, 激光诱导的正交周期结构 (LIOPS) 在五次激光辐射后成为主导形态, 这是由于表面光场局部场增强而产生的。随着激光辐射次数的增加, LSFL 分裂诱导纳米柱结构, 而纳米柱结构在表面 LSFL 下的形成,经过50次脉冲辐射后, 由于入射激光场和陨石坑表面反射激光场的干扰, 观察到了由环形周期条纹包围的结构。文章最后报道了一种基于激光直写技术制备纳米光栅的方法。

图1 (a) 在 As2S3 上形成激光诱导周期表面结构 (LIPSS) 的反射泵探测装置示意图图, 泵激光: 中心波长为800纳米的飞秒激光, 探测激光: 中心波长为473nm. (b) 在激光速度为 4 mm/s 的情况下, As2S3 上的亚波长光栅结构示意图。