1 北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心，北京 100016
2 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100192
3 中国空间技术研究院 北京卫星制造厂有限公司，北京 100094
以多元金属纳米薄膜（金、银）为基底，利用飞秒激光加工技术制备得到多元等离子体纳米结构，并研究了其局域表面等离子体共振效应（ Local Surface Plasmon Resonance，LSPR）和表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering，SERS）性能。利用时域有限差分（Finite Difference Time Domain，FDTD）软件模拟了不同情况下（单层金膜、金银双层金属薄膜的平面以及阵列结构）的电场分布情况。根据仿真结果，相较于平面金属膜来说，飞秒激光制备的微纳结构阵列附近区域产生电磁场增强，集中在结构边缘处，且其强度变化与预期结果基本保持一致。此外，使用浓度为10−4 M和10−6 M的罗丹明（R6G）溶液进行SERS性能测试。测试的结果表明，单层平面金膜基本没有SERS峰值信号出现，而单层金膜上制备的等离子体纳米结构附近出现峰值信号，双层金属薄膜上制备的等离子体纳米结构展现出更高的SERS峰值信号。多元金属等离子体纳米结构展示出更强的局域表面等离子体共振效应，从而在表面增强拉曼散射、光催化、生物传感等领域具有广泛的应用。
飞秒激光加工 多元等离子体纳米结构 局域表面等离子体共振 表面增强拉曼散射 femtosecond laser processing multiple plasma nanostructures LSPR SERS 红外与激光工程
2023, 52(4): 20220522
1 北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造实验室, 北京 100081
2 清华大学摩擦学国家重点实验室, 北京 100084
3 清华大学先进成形制造教育部重点实验室, 北京 100084
飞秒激光具有脉宽超短、瞬时功率密度超高、非线性加工的特点,对低维纳米材料的制备和加工有着独特的优势,且具有广泛的材料适应性,能够方便快捷地针对需要精确靶向定位和图案化加工的纳米材料做出加工策略。本文综述了飞秒激光对低维纳米材料的制备加工和改性的研究现状,介绍了时空整形飞秒脉冲激光方法下制备的功能性量子点、纳米线、二维薄膜材料,和这些材料在化学催化、生物化学检测、生物相容性及电子器件等领域的应用,分析讨论了激光液相烧蚀制备纳米材料和集成化器件加工当前所面临的挑战和今后的研究重点。
激光技术 飞秒激光 纳米材料 低维 液相烧蚀 微纳制造
北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造实验室, 北京 100081
金属微细槽在电子、通信、航空航天、生物医学等领域有着广泛的应用。超快激光加工在100μm及以下尺寸的微细槽加工中具有较大的潜力。为了提高金属微细槽的加工精度和加工质量,减小槽壁斜度,采用空间整形飞秒激光加工的方法,应用空间光调制器将高斯光整形为矩形平顶光,在高温合金上进行微细槽加工实验。结果表明,空间整形飞秒激光加工微细槽的槽壁斜度相较于高斯光束的加工结果明显减小,加工质量明显提高。此外,采用该方法分别加工了宽度为10,20,150μm的深槽,结果显示,深槽槽壁截面未出现明显的热影响区域,说明该方法具有卓越的加工能力和极大的应用潜力。
激光技术 飞秒激光 空间整形 金属 微细槽
