激光等离子体极紫外光源具有体积小、 稳定性高和输出波长可调节等优势, 在极紫外光刻领域发挥着重要的作用。 Bi靶激光等离子体极紫外光源在波长9~17 nm范围内具有较宽的光谱, 可应用于制造极紫外光刻机过程中所需的极紫外计量学领域。 利用平像场光谱仪和法拉第杯对Bi靶激光等离子体极紫外光源以及离子碎屑辐射特性进行了实验研究。 在单脉冲激光打靶条件下, 实验中观察到Bi靶激光等离子极紫外光谱在波长12.3 nm处出现了一个明显的凹陷, 其对应着Si L-edge的吸收, 是Bi元素光谱的固有属性。 相应地在波长为11.8和12.5 nm位置处产生了两个宽带的辐射峰。 研究了两波长光谱特性以及辐射强度随激光功率密度的变化。 结果表明, 在改变聚焦光斑大小实现不同激光功率密度(0.7×1010~3.1×1010 W·cm-2)过程中, 当功率密度为2.0×1010 W·cm-2时两波长处的光辐射最强, 其原因归结为Bi靶极紫外光辐射强度受激光能量用于支撑等离子膨胀的损失和极紫外光被等离子体再吸收之间的平衡制约所致。 在改变激光能量实现不同激光功率密度过程中, 由于烧蚀材料和产生两波长所需高阶离子随着功率密度的增加而增加, 增强了两波长处的光辐射。 进一步, 研究了双脉冲激光对Bi靶极紫外光谱辐射特性影响, 实验发现双脉冲打靶下原来在单脉冲打靶时出现在波长13~14 nm范围内的凹陷消失。 最后, 对单脉冲激光作用Bi靶产生极紫外光源碎屑角分布进行了测量。 结果表明, 当探测方向从靶面法线方向移动到沿着靶面方向上的过程中, 探测到Bi离子动能依次减小, 并且离子动能随激光脉冲能量降低而呈线性减小。 此项研究有望为我国在研制极紫外光刻机过程所需的计量学领域提供技术支持和打下夯实的基础。
Bi靶激光等离子体 极紫外光辐射 双脉冲 离子碎屑 Laser produce Bi plasma Extreme ultraviolet emission Dual pulses Ion debris 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2056
开展结构Sn靶激光等离子体极紫外光辐射特性研究,对波长为1064 nm的脉冲激光等离子体产生的极紫外光谱进行研究。实验结果表明,当激光能量为500 mJ,结构靶凹槽深度为100 μm、宽度为300 μm时,结构靶凹槽产生13.5 nm(2%带宽)带内光辐射积分强度的增强倍率约为平面靶的1.57倍。同时发现,凹槽对激光等离子体膨胀具有抑制作用,导致不同凹槽宽度产生最佳增强倍率所对应的激光能量不同。研究聚焦光斑尺寸对结构靶产生极紫外光辐射的影响。实验结果表明,当聚焦光斑直径与凹槽宽度接近时,凹槽的13.5 nm(2%带宽)带内光辐射积分强度的增强倍率最高。此项研究对提高极紫外光辐射强度及转换效率具有重要意义。
光谱学 极紫外辐射 激光等离子体 结构靶 光刻光源 中国激光
2021, 48(16): 1601005
采用飞秒激光等离子体丝（飞秒光丝）在金属铝箔表面以不同飞秒光丝扫描速度（5, 15, 25, 35和45 mm·s-1）制备了微纳结构表面, 并在太阳光能量主要覆盖的光谱范围（330～890 nm）内对其进行了反射率测量, 发现飞秒光丝制备的微纳结构表面具有显著的高光谱吸收特性, 并且飞秒光丝扫描速度越慢, 光谱吸收率越强, 5 mm·s-1条件下微纳结构表面光谱吸收率达97%以上。 将制备的高光谱吸收微纳结构表面作为温差发电片（TEG）光吸收体, 以此为基础构建了考虑太阳光辐照及温差发电模块（即TEG模块: 结合微纳结构表面的TEG）散热情况的仿真实验环境并进行发电功率测量。 研究结果表明, 具有微纳结构的铝表面（5 mm·s-1制备条件下）与抛光铝箔或裸发电片相比, 光电转化效率（发电效率）可分别提高43.3和10.7倍。 进一步研究了TEG模块的温差发电的过程与机理, 将TEG模块的温差发电过程分为光热（光能转化为热能）与热电（热能转化为电能）两个转化过程分析: 首先在光热转化过程中, 微纳结构表面增强了太阳光吸收效率, 为光热转化提供更多的光子能量, 实现了其在表面更多的热量沉积, 进而在之后的热电转化过程中, 更多的热能沉积使得TEG模块的载流子迁移率得到了很大提升, 这样在同样的温差（发电片冷热端的温度差值）条件下, 微纳结构表面与普通表面相比可以获得更高的热电转化效率。 因此, 微纳结构表面的高光谱吸收性能使得TEG模块经光热转化后得到的高热能沉积使载流子迁移率得到了提高, 进而显著提升了TEG模块发电性能, 这是微纳结构表面增强TEG温差发电效率的主要原因。 这一机理的揭示, 为TEG模块发电性能的进一步优化和提升提供了理论依据, 对TEG模块的实际应用具有重要的意义。
飞秒激光 微纳结构 温差发电 Femtosecond laser Micro-nano structure Thermoelectric generation 光谱学与光谱分析
2019, 39(6): 1892
利用脉冲宽度为10 ns, 输出波长为1 064 nm的Nd∶YAG激光器作用金属Gd以及纳米粒子掺杂的低密度Gd玻璃等两种形式靶所产生等离子体光源的离带辐射进行了研究, 发现等离子体所发出的连续辐射是离带辐射的主要成分, 光谱分布与温度为5 eV的普朗克曲线相匹配。 此外, 相对于金属Gd靶而言, 采用纳米粒子掺杂的低密度Gd玻璃靶可大幅度降低等离子体光源的离带辐射。 利用光谱法, 对激光作用纳米粒子掺杂的低密度Gd玻璃靶所形成光源的等离子体羽的电子温度和电子密度进行了时空分辨研究。 实验结果表明, 在打靶结束125 ns时, 距靶面6 mm位置处等离子体的电子温度约为4 eV, 电子密度约为1.2×1018 cm-3。 同时发现在激光打靶结束后等离子体羽的电子温度和电子密度随延时的变化而呈指数下降, 在120～250 ns时间范围内, 两者下降较快, 之后其幅度下降缓慢。 另一方面, 当打靶脉冲结束约200 ns时, 在距离靶面1～10 mm的空间内等离子体的电子温度及密度均经历先上升后下降的变化过程。 在距靶材表面6 mm位置处, 电子温度和电子密度均达到最大值, 电子温度约为2.6 eV, 电子密度为8.5×1017cm-3。
极紫外光刻 离带辐射 电子温度和密度 时空分辨光谱 EUVL OOB radiation Electron temperature and density Time-space resolved spectra 光谱学与光谱分析
2016, 36(10): 3114
Author Affiliations
Abstract
School of Science, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
Metals in nature exhibit a mediocre wettability and a high optical reflectance from the visible region to the infrared. This Letter reports that, by formation of nano- and microscale structures via a simple raster scanning of a focused femtosecond laser pulse without any further treatment, structured aluminum and nickel surfaces exhibit combined features of superhydrophobicity with a contact angle of 155.5°, and a high optical absorption with a reflectivity of several percent over a broad spectral range (0.2–2.5 μm). Thus, a multifunctional structured metal surface that integrates superhydrophobicity and a high broadband absorptivity has been easily realized by one-step femtosecond laser processing.
140.3390 Laser materials processing 160.4236 Nanomaterials 240.6700 Surfaces Chinese Optics Letters
2015, 13(6): 061402
1 长春理工大学理学院， 吉林 长春 130022
2 包头师范学院物理科学与技术学院， 内蒙古 包头 014030
对波长355 nm，脉宽5 ns的激光脉冲烧蚀空气中光学玻璃产生的等离子体发射光谱进行了时间和空间分辨研究。结果表明，在等离子体羽膨胀初期（小于200 ns时间范围内），等离子体发射光谱主要由连续光谱构成。此后，连续光谱强度逐渐减弱，线状光谱开始占主导地位。实验表明，由于存在等离子体屏蔽效应，脉冲能量大于35 mJ后，光谱线强度开始减弱。由时间分辨发射光谱发现，在等离子体羽膨胀过程中等离子体辐射波长（以Si I 390.6 nm为例）存在红移现象，波长红移量随时间演化呈二次指数衰减。
光谱学 脉冲激光烧蚀 等离子体发射光谱 谱线强度 光谱红移
1 长春理工大学 理学院,吉林 长春 130022
2 包头师范学院 物理科学与技术学院,内蒙古 包头 014030
利用YAG脉冲激光烧蚀(PLA)空气环境中的Fe靶,观测激光诱导等离子体发射光谱。采用不同脉冲能量,对380.0-420.0 nm的等离子体发射光谱进行了时间、空间分辨研究。在局部热力学平衡条件下,根据所测谱线的相对强度,利用Saha方程得到等离子体电子温度约为104 K。根据测得谱线的半峰全宽(FWHM),推得等离子体电子密度约为1017 cm-3。给出了靶面附近等离子体电子温度、电子密度的时间及空间演化规律。
激光技术 激光烧蚀 等离子体发射光谱 电子温度 电子密度
1 河南科技大学数理系
2 河南科技大学医学院,471003
目的:探讨低功率半导体激光对家兔神经功能恢复的影响.方法用56只家兔随机分为4,8,12和16周4个观察期组,每个观察期组随机分为强度按一定规律变化的半导体激光照射A组(各用家兔5只)、半导体激光照射B组(各用家兔5只)和对照组(各用家兔4只).麻醉后,均切断左侧腓总神经,用9/0尼龙单丝对端吻合神经外膜.各照射组在术后1d开始照射家兔L5,6脊髓节段,激光功率为2mW, A组在激光输出端加以100Hz旋转的偏振片,每天照射5min,连续照射7d.对照组不照射,均按期观察.结果术后4周,各照射组看到细小、稀少的再生轴突,对照组12周才看到(P<0.01),A组优于B组(P<0.05);各照射组腓总神经潜伏速率和动作电位波幅均优于对照组(P<0.01),A组优于B组(P<0.05).展趾功能到术后16周,A组与侧健相同,B组恢复到A组12周的水平,对照组恢复到A组近8周的水平.结论低功率强度按一定规律变化的激光能促进脊髓运动细胞功能，加速轴突再生。
半导体激光 神经 电生理 家兔 semiconductor laser nerve electrophysiology rabbits
长春光学精密机械学院高功率半导体激光国家重点实验室, 长春 130022
利用分子束外延生长法生长出了GaAlAs/GaAs梯度折射率分别限制单量子阱结构材料。对样品进行了光荧光谱、双晶X射线衍射和电化学电容-电压分布测量。实验结果表明,样品质量达到了设计要求。利用该材料制作的激光二极管获得了初步结果。
量子阱结构 砷铝镓激光器 参数测试
