激光诱导铌酸锂晶体微结构的研究

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3、包含为获得Ａ津理工大学或一其他教育机构的学位或化书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的化何贡献均己在论文中作了巧确的说明并表示了谢意。学住冷丈作者签名；处ｙ签李日期：心＞／若年ｊ月Ｌ曰－ｊｊｊ；学住文狀权使巧援权书本学位论文作者完全了解义津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工大学可炒将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，供查閒和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位

4、论文在解密后适用本授权说明）学签化＊＾＾丈作老签名；＼４］导９＾書长賊￣■古句＾＾拿巧瑚：＾〇１＾年三乃１巧签李日瑚；作４月：Ｊ巧分类号：140.3040密级：天津理工大学研究生学位论文激光诱导铌酸锂晶体微结构的研究（申请硕士学位）学科专业：光学工程研究方向：激光微纳加工作者姓名：阚红利指导教师：张双根副教授2016年1月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeResearchonMicrostructuresin

5、LithiumNiobateCrystalsInducedbyLaserPulsesByHongliKanSupervisorAssociateprof.ShuanggenZhangJanuary2016摘要近些年来，利用飞秒激光诱导透明材料微结构受到人们的广泛关注，但是通常所用光源的输出频率一般都较低，严重制约了加工的效率，高重复频率飞秒激光是解决这一问题的有效途径。另外，虽然目前对掺镁铌酸锂晶体的研究较多，但是针对高重频飞秒激光诱导X、Y和Z三种切向晶体微结构的研究未见报道。本文正是在此基础上，研究了高重复频率飞秒激光

6、与不同切向掺镁铌酸锂晶体的相互作用，系统地分析了脉冲平均功率、曝光时间、晶体切向等因素对烧蚀形貌的影响，为今后高重复频率飞秒激光在铌酸锂材料中微结构的制备提供了参考。本文主要研究内容包括：首先归纳总结了飞秒激光诱导铌酸锂晶体微结构的研究进展，分析了飞秒激光与透明介质相互作用的内在机理，即光电离和雪崩电离过程。讨论了重复频率对激光加工透明材料时热效应的影响，提出了修正的温度场分布方程，数值模拟结果发现高重复频率激光加工时热累积效应更加显著。其次，利用高重复频率飞秒激光在三种切向铌酸锂晶体表面进行了静态烧蚀实验，分析了晶体表面

7、的烧蚀形貌。分析讨论了脉冲功率和曝光时间对烧蚀面积的影响，发现烧蚀面积与脉冲功率和曝光时间成正相关，进而确定了不同切向晶体的表面烧蚀阈值。第三，以激光焦点位置为变量，分别进行了高重复频率飞秒激光在三种切向晶体表面和晶体内部刻线实验，分析了激光功率和扫描速度对线宽的影响，发现功率越大线宽越大，速度越大线宽越小，确定了晶体刻写波导的合适参数。数值分析了表面刻线的温度场分布，讨论了扫描速度对刻线内部周期性横纹的影响。最后，对高重复频率飞秒激光静态烧蚀和表面刻线实现中出现的特殊结构进行了分析，并对这些不同切向晶体的形貌差异进行了解

8、释。Z切掺镁铌酸锂晶体表面诱导的周期性条纹的间距与加工光源波长有关，而夹角是由晶体的结晶角决定的。在Y切晶体刻线中并不存在空腔状结构，是由于折射率失配引起的。关键词：高重复频率飞秒激光掺镁铌酸锂晶体特殊结构AbstractRecently,femtosecondlasermicromachiningha