双波长飞秒激光制备二维周期微结构的研究

摘要

近年来，伴随着超快激光技术的发展与成熟以及相关产品的商业化普及，飞秒激光迅速被各行各业所重视。在材料精细加工方面，飞秒激光由于其超短的脉冲持续时间以及超强的峰值功率等特点已逐渐发展成为一种便捷、有效的新工具，有效解决了长脉冲激光加工所引起的热熔化等问题。事实上，如果将飞秒激光通量降低到材料损伤阈值以下时，在材料表面的激光照射区域内会形成多种具有特殊的微纳结构，且其特征尺寸一般比入射波长小。
　　本论文将近红外飞秒激光（中心波长800 nm）经过非线性倍频输出的双色激光脉冲以共线方式照射在金属钼表面，并在其表面诱导形成二维周期性阵列结构，我们应用了两个不同的实验装置对表面二维结构的形貌特征及其形成机理进行了系统探究。
　　论文的主要研究结果概括如下:
　　(1)通过应用非线性倍频技术输出的双色飞秒激光脉冲，首次在金属钼制备了二维亚波长周期条纹阵列结构，实验获得了两束激光功率配比和样品扫描速度对二维结构形成及其空间周期变化的影响情况。
　　(2)实验研究了倍频晶体方位角旋转对样品表面二维周期阵列结构的影响，观测到了阵列结构排列方向和空间周期在一定范围的变化情况;并通过实验比较分析，获知材料表面二维结构的形成不是两束激光分别作用的简单叠加，而是由于它们作用过程中的相互关联所导致。
　　(3)基于泵浦—探测实验光路设计，得到了双色飞秒激光在光强、偏振态、以及延迟时间等方面的自由调谐，重点研究了双波长线偏振飞秒激光在不同延迟时间入射时对材料表面形成二维周期阵列结构的影响，并对其中的物理机制进行了初步解释。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

第一节 飞秒激光微加工

第二节 飞秒激光诱导表面微纳结构的研究进展

1．2．1 单光束在材料表面诱导形成的周期性微纳结构

1．2．2 多束飞秒激光在材料表面诱导形成的二维周期微纳结构

第三节 本论文主要内容及创新之处

第二章 飞秒激光实验加工平台介绍

第一节 飞秒激光光源

2．1．1 飞秒激光振荡器

2．1．2 飞秒激光放大器

第二节 双色飞秒激光脉冲的产生

第三节 精密加工装置

第三章 金属表面二维周期点阵结构的形成

第一节 样品特性介绍

第二节 实验方法

第三节 实验结果与分析

3．3．1 二维点阵结构的产生条件以及周期变化情况

3．3．2 二维周期金属点阵结构的激光调控

3．3．3 实验分析与讨论

第四节 本章小结

第四章 基于可调延迟的双脉冲制备实验研究

第一节 实验方法

第二节 双色光脉冲延迟时间的影响

4．2．1 初步探究

4．2．2 双色光束不同延迟时间顺序的影响

4．2．3 双色激光脉冲能量比例的影响

4．2．4 双脉冲延迟时间对形成结构的影响

第三节 两路光束线偏振方向夹角对二维阵列结构的影响

第四节 本章小结

第五章 总结与展望

第一节 总结

第二节 展望

参考文献

致谢

个人简历，硕士期间参与的科研项目和成果