将两个相位光栅分别作为分束和合束元件,生成了偏振态连续变化的非柱对称飞秒矢量光束。通过调节合束相位光栅的波矢方向,即可实现标量光到矢量光的转变,以及矢量光偏振态的调节。利用非柱对称飞秒矢量光在金属钨表面制备了由弧形条纹组成的二维周期性结构,在相邻弧形条纹偏移量(水平方向的周期)保持 560 nm不变的情况下,通过调节飞秒矢量光的偏振态分布,可使弧形条纹的底长(竖直方向的周期)逐渐减小至4 μm。微区反射谱测量表明:弧形周期条纹的存在明显减小了可见至近红外波段的反射率,且反射率随弧形条纹底长的减小而增大。飞秒激光的辐照没有改变金属钨表面的物质组分,因此,反射率的改变完全是由钨表面的二维周期性结构导致的。

为了研究空气中飞秒激光脉冲能量对不锈钢表面形成周期性结构的影响规律, 采用脉宽为50fs、中心波长为800nm的飞秒激光辐射304不锈钢表面, 利用扫描电子显微镜观察微观形貌, 分析了不同种类波纹的产生机理。结果表明,脉冲能量在0.1mJ～0.3mJ时, 表面形成垂直于激光偏振方向的纳米级周期性波纹; 脉冲能量在0.4mJ～0.7mJ时, 表面有产生平行于激光偏振方向的周期性波纹的趋势; 脉冲能量在0.8mJ～1.0mJ时, 表面出现明显的平行于激光偏振方向的微米级大尺度周期性波纹, 且波纹表面覆盖着与其方向垂直的短周期性波纹。该研究为后续在不锈钢表面制备可控微观形貌奠定了基础。