飞秒激光烧蚀材料表面产生纳米波纹结构的实验

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1、万方数据第7卷第l期纳米技术与精密T程V01．7No．12009年1月NanotechnologyandPrecisionEngineeringJan．2009飞秒激光烧蚀材料表面产生纳米波纹结构的实验倪晓昌1，一，孙琦1，陈永耀1，李海燕3，王清月1，柴路一，贾威·(1．天津大学光电信息技术科学教育部重点实验室，天津300072：2．天津工程师范学院电子工程学院，天津300222；3．天津大学电子信息工程学院，天津300072)摘要：利用飞秒脉冲激光烧蚀可以获得远小于激光中心波长(775nln)量级的周期条纹．通过多脉冲飞秒激光烧蚀Ni、Al、cu、Ti和si等材料表面

2、的实验，得到材料表面产生光栅的周期均小于飞秒激光中心波长；采用对比实验，改变入射光的偏振特性，发现波纹周期方向随入射光偏振方向的改变而改变；不改变激光偏振态、脉冲能量为4．2J／cm2时，沿波纹周期走向，发现平台移动速度为0．1mm／s时，可获得清晰的551nm的金属周期结构；最后应用上述实验结果，在铜片表面制备了长为几十微米、周期为551nln的微纳光栅结构．关键词：飞秒激光；纳米波纹；激光烧蚀；光栅中图分类号：TN24文献标志码：A文章编号：1672．6030(2009)01．0047．04Nano-RipplesStructureonMaterialSurfaceD

3、uringFemtosecondLaserAblationNIXiao—chan91#，SUNQil，CHENYong—ya01，LIHai—yan3，WANGChing-yue1，CHAILul。JIAWeil(1．KeyLaboratoryofOpto—ElectronicInformationScienceandTechnology，MinistryofEducationofChina，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2．SchoolofElectronicEngineering，TianjinUniversityofTe

4、chnologyandEducation，Tianjin300222，China；3．SchoolofElectronicInformationEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Someperiodripplescanbeobminedonmaterialsurfaceduringfemtosecondlaserablation。andthespacingbetweenripplesismuchshorterthanthecenterwavelength(775nnl)oflaser．Se

5、veralkindsofmaterials。suchasNi。AI。Cu。Ti。andSi·wereablatedbymulti—pulsefemtosecondlaser．Theexperimentalresultsshowthatalloftheripplespacingsareshorterthanthelasercenterwavelength．Whenthepolarizationofincidentlaserchangedwithsomedifferentangles，thedirectionofrippleperiodchangedaccordingly．W

6、hile，ifthelaser。polarizationdidnotchangeandmaterialmovedintherippleperioddirectionwiththespeedof0．1mm／s．a551nlnperiodripplestructurecouldbeobtainedonmetalsurfaceat4．2J／cm2laserfluence．Finally，longperiodgratingstructure，whichwasseveraltensmicrometersinlengthand551nnlinwidth，wasfabricatedon

7、thecoppersurfacebasedontheaboveexperimentalresults．Keywords：femtosecondlaser；narlo—ripples；laserablation；grating激光辐照材料表面的功率密度(或能量密度)在接近损伤阈值时，会形成自发的、周期性的、也是永久性的表面波纹，通常称为激光引起的周期表面结构．激光辐照材料形成表面周期波纹结构的机制较复杂，目前还没有统一规律‘11．随着实验手段与研究收稿日期基金项目作者简介通讯作者材料的不断增加，新的周期波纹现象将不断涌现．飞秒激