检索结果-南通市图书馆

作者：谢俊北京理工大学

学位级别：硕士

在过去几年里，飞秒激光由于其独特的加工优势已经被证明为一种非常有前景的加工方法，尤其是加工金属、电介质以及半导体等固体材料。因为飞秒激光加工具有很短的热持续时间以及快速的固-汽相转变机制，因此可以限制加工过程中的热扩... 详细信息

在过去几年里，飞秒激光由于其独特的加工优势已经被证明为一种非常有前景的加工方法，尤其是加工金属、电介质以及半导体等固体材料。因为飞秒激光加工具有很短的热持续时间以及快速的固-汽相转变机制，因此可以限制加工过程中的热扩散现象，从而实现高质量、高精度、高效率的微纳加工。本文的研究目的是基于电子动态调控的思想，使用飞秒激光单脉冲以及飞秒激光脉冲序列加工金属铝和铜，研究了在金属表面诱导加工的微纳结构的形貌以及质量与激光参数之间的依赖关系，并比较了飞秒激光单脉冲和飞秒激光脉冲序列在控制金属上微纳结构形貌及质量上的差异。本论文的创新点以及主要研究结果概括如下：（1）采用飞秒激光单脉冲在金属铝表面诱导形成表面周期性结构，实验分析发现：随着激光脉冲个数的增加，铝表面周期性结构的形貌逐渐清晰、质量逐渐变好，但是波纹的周期随着脉冲个数的增加几乎保持不变;当激光能量密度增加时，金属铝表面烧蚀区域的面积有明显的增加，并且波纹的周期也随着能量密度的增加而变大，初步认为是由于材料表面自由电子密度增大的原因。（2）通过使用脉冲序列对电子激发、电子密度、电子复合以及电子电离等电子状态进行调控，可以有效的控制加工结构的尺寸。即增加双脉冲之间的时间间隔可以使烧蚀区域尺寸明显减小。另外，使用脉冲序列在金属铜表面扫描加工可以获得高质量、高均匀性、高清晰性的大面积波纹结构，得出脉冲序列控制大面积结构的形貌以及质量比单脉冲加工更有效。这种基于电子状态调控的脉冲序列加工技术为高精度、高效率、高质量的加工提供了一种可靠的加工方法。（3）利用飞秒激光单脉冲加工金属铜，实验发现当保持激光能量密度不变时，铜表面烧蚀区域直径随着脉冲个数的增加而增大，而脉冲个数相同时，烧蚀区域直径随着激光能量密度的增加而增加。激光烧蚀金属铜表面的热影响区深度随脉冲个数的增加而增加，而随着激光能量密度的增加而减小。另外，在铜表面烧蚀坑壁上形成了交叉的波纹结构，对于交叉结构形成的机理给予初步解释。研究还发现利用飞秒激光单脉冲在铜表面加工大面积波纹结构时，波纹结构的形貌随着扫描速度的增加逐渐变得模糊，即波纹结构的形貌和扫描速度密切相关。

关键词：飞秒激光表面周期性结构脉冲序列金属材料

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飞秒激光诱导金属表面周期性结构研究

飞秒激光诱导金属表面周期性结构研究

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作者：范敬钦华中科技大学

学位级别：硕士

激光诱导材料表面产生周期性结构(LIPSSs)自从被发现以来,一直是过去四十年间研究的热点之一。飞秒激光诱导材料表面产生周期性结构(FLIPSSs)是在激光技术发展到飞秒激光以后进行的激光与材料相互作用的研究。飞秒激光诱导金属表面产生... 详细信息

激光诱导材料表面产生周期性结构(LIPSSs)自从被发现以来,一直是过去四十年间研究的热点之一。飞秒激光诱导材料表面产生周期性结构(FLIPSSs)是在激光技术发展到飞秒激光以后进行的激光与材料相互作用的研究。飞秒激光诱导金属表面产生的周期性结构有着重要的潜在应用价值,如制造精密光栅、催化剂等。本文首先简要介绍了飞秒激光与物质相互作用的理论及飞秒激光诱导材料表面产生周期性结构(FLIPSSs)研究进展,其次我们首先主要研究了入射激光能量密度对纯金属Cu和Ag表面产生的周期性结构的影响,并采用环境扫描电子显微镜ESEM进行表征。研究结果表明:两种情形下产生的表面周期性结构明显不同,在高能量密度烧蚀下产生的周期性结构周期大于低能量密度烧蚀下产生的周期性结构,我们认为这与激光的能量密度有关。由于飞秒激光的超快超强作用,纯金属表面的电介质常数?发生了变化,并且随着激光能量密度的改变,对?的影响也不同。其次还研究了在多脉冲作用下的纯金属Cu和Ag的表面形貌和表面周期性结构特征。结果表明:能量累积效应对表面周期性结构的产生有重要影响。随着脉冲数的增加,周期性结构首先产生于烧蚀区域的中心附近,然后破坏逐渐消失,同时新的周期性机构产生于烧蚀区域的边缘,最终也破坏消失。此外,本文还对飞秒激光烧蚀纯金属后的表面结构成分做了分析。EDAX能谱图分析表明:表面结构的主要成分为金属氧化物,这是由于飞秒激光烧蚀后的纯金属靶材在表征之前放在空气气氛中保存,导致表面发生了氧化。本文的研究对于深入研究超快超强飞秒激光烧蚀纯金属过程中对金属物性参数如电介质常数?的影响具有重要的意义,对于深入研究飞秒激光诱导纯金属表面产生周期性结构的机制也有一定的价值。

关键词：飞秒激光烧蚀表面周期性结构能量密度

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飞秒激光诱导表面周期结构中能量阈值和累积效应初探

飞秒激光诱导表面周期结构中能量阈值和累积效应初探

引用

作者：李普年华中科技大学

学位级别：硕士

飞秒激光与物质相互作用产生的一些奇妙现象引起了研究者的极大关注,当线性极化的飞秒脉冲激光以材料烧蚀阈值附近的能量密度入射到靶材表面时,会在表面诱导出类似于光栅的周期性结构。周期性结构的取向垂直于入射激光的极化方向,周期... 详细信息

飞秒激光与物质相互作用产生的一些奇妙现象引起了研究者的极大关注,当线性极化的飞秒脉冲激光以材料烧蚀阈值附近的能量密度入射到靶材表面时,会在表面诱导出类似于光栅的周期性结构。周期性结构的取向垂直于入射激光的极化方向,周期大小与入射激光的波长相当,其形貌受到靶材的物性参数以及入射飞秒激光参数的影响。激光诱导材料表面周期性结构的研究,为快速制作表面纳米器件提供实验基础,并且在改变材料的光学特性、光子学、光电子学和生物光学器件等方面有潜在的应用。本文首先综述了飞秒激光技术的发展、激光与物质相互作用的原理及其表现出来的新特征、飞秒激光的应用以及飞秒激光诱导表面周期性结构的研究进展和飞秒激光与物质相互作用的理论研究概况。其次,我们实验探究了飞秒激光诱导金属靶材表面周期性结构的形成条件,并分析了周期性结构形成的规律。实验探索了飞秒脉冲激光在一定能量密度下,通过改变脉冲数诱导表面周期性结构的形貌特征,并采用ESEM和EDAX进行表征,表明周期性结构形成中没有氧化现象的发生。讨论了几种金属表面周期性结构形成对激光入射角的依赖关系。发现随着角度的增加,几种金属的周期性结构的周期之间的差别越来越大。并对其进行理论分析,验证了实验的结果。最后,结合实验结果,分析了周期性结构产生过程中存在能量阈值E的原因,揭示出单脉冲能量阈值E的存在,并结合能量累积效应,讨论入射激光能量密度在E (?) E范围时,存在多脉冲激光诱导表面周期性结构的脉冲数阈值N。最后结合实验,讨论周期结构形成中的能量累积效应及其对表面周期性结构的影响。对激光诱导表面周期性结构的实验研究,以及对周期性结构形成中能量阈值现象和能量累积效应的初探,不仅能够合理的解释飞秒激光诱导金属表面周期性结构随激光的能量密度和脉冲数的演化规律,而且对激光诱导其它材料表面周期性结构的解释,同样具有普适性。

关键词：飞秒激光脉冲表面周期性结构单脉冲能量阈值能量累积效应

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激光诱导材料表面着色研究进展

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表面技术 2021年第3期50卷 16-29页

作者：钱静李阳博王关德沈丹阳娄孔昱付强赵全忠中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 中国科学院大学材料科学与光电子工程中心北京100049

概述了三种激光着色机理:氧化膜干涉着色,以纳秒激光为主要着色方式,具有成本低、工业应用成熟等特点;周期性结构衍射着色,除了传统的超快激光诱导条纹结构着色,近些年发展起来的多光束干涉着色,丰富了周期性结构的种类,又大大提高了着... 详细信息

概述了三种激光着色机理:氧化膜干涉着色,以纳秒激光为主要着色方式,具有成本低、工业应用成熟等特点;周期性结构衍射着色,除了传统的超快激光诱导条纹结构着色,近些年发展起来的多光束干涉着色,丰富了周期性结构的种类,又大大提高了着色效率,更加适用于工业应用;等离基元金属纳米结构着色,通过调节纳米结构的间距、纳米结构尺寸等参数,可以对单个纳米结构实现显色控制,因而可以打印出具有纳米尺度像素大小的超高分辨率彩色图案。根据各种着色机理,概述了激光着色在防伪标记、激光隐写、彩色全息图等领域的应用,并提出了激光着色面临的重复性和稳定性的共性问题,提出了下一步的研究方向,包括从理论上对工艺技术进行研究,提高模型与实际效果的一致性,优化工艺方式得到输入和输出的定量关系,提高着色效果和加工效率等。

关键词：激光表面着色氧化层表面周期性结构等离基元激光干涉

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脉冲激光导致的固体表面损伤研究

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原子与分子物理学报 1998年第3期15卷 335-340页

作者：满宝元何京良王象泰山东师范大学物理系

利用扫描电镜对波长为１．０６μｍ脉宽为１０ｎｓ的Ｎｄ：ＹＡＧ脉冲激光辐照金属Ａｌ和半导体ＧａＡｓ产生的表面形貌变化进行了观察，对不同背景气压下液体的溅射现象进行了分析。实验结果表明，液体的溅射速度和距离随着背景气压的... 详细信息

利用扫描电镜对波长为１．０６μｍ脉宽为１０ｎｓ的Ｎｄ：ＹＡＧ脉冲激光辐照金属Ａｌ和半导体ＧａＡｓ产生的表面形貌变化进行了观察，对不同背景气压下液体的溅射现象进行了分析。实验结果表明，液体的溅射速度和距离随着背景气压的降低而增加。在某些特定的实验条件下，在激光烧蚀ＧａＡｓ的表面上出现了等间距的波纹结构。理论分析发现，这些波纹是由横向表面声波造成的。这些周期性结构的出现与激光功率密度和背景气压密切相关。

关键词：激光损伤表面周期性结构横向声波固体

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