作者单位
摘要
华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200241
为了制备高质量表面周期结构,利用法布里-珀罗腔对飞秒激光进行时域整形,输出子脉冲间隔在1~300 ps内灵活可调的飞秒激光脉冲串,在硅表面诱导亚波长周期条纹。实验结果显示,利用飞秒激光脉冲串诱导得到的亚波长周期条纹明显优于原始高斯光诱导的亚波长周期条纹。利用子脉冲间隔为100 ps的脉冲串诱导的亚波长条纹最佳,条纹周期为1 008 nm,结构取向角为2.8°,边缘粗糙度为3.9 nm,可达到光刻工艺的标准。
激光加工 激光诱导表面周期结构 亚波长周期条纹 法布里-珀罗腔 飞秒激光脉冲串  Laser processing Laser induced periodic surface structures Near-subwavelength ripples Fabry-Perot cavity Femtosecond laser pulse train Si 
光子学报
2023, 52(7): 0752301
作者单位
摘要
1 南开大学电子信息与光学工程学院微尺度光学信息技术科学重点实验室,天津 300350
2 山东大学晶体材料国家重点实验室,山东 济南 250100
Overview: With the development of modern manufacturing, the size of optical devices is gradually developing towards miniaturization, and integrated optics is also developing to become a topical area of research for many scholars. One of the methods used for producing micro/nano optical devices is femtosecond laser direct writing, a fine three-dimensional processing technique that has been extensively studied by many scholars for its applicability to most materials and can be applied to the fabrication of a wide range of optical devices. Micro/nano-optical devices prepared by femtosecond laser direct writing in crystals have been applied in a broad range of applications in different wavelengths. PMN-PT crystal with relaxed ferroelectric has attracted much attention in recent years for its superior piezoelectric property and large electromechanical coupling coefficient, and its application in the infrared band is more prominent, so the fabrication of the optical devices based on PMN-PT crystal has gradually become a relevant research hotspot. The LIPSS is one of the micro/nano-structures that can be processed by femtosecond laser direct writing. The LIPSS is prevalent in many materials and has been found in metals, semiconductors, dielectrics, etc. Similarly, LIPSS can be induced by femtosecond lasers in PMN-PT crystal. The LIPSS has a wide range of applications in the fields of anti-reflectivity, permanent coloration, and wettability. Nevertheless, the physical processes and the mechanisms involved in the formation of LIPSS have different interpretations in different materials. In this paper, we describe the LIPSS induced by femtosecond laser on the surface of the PMN-PT crystal and characterize it theoretically. We have achieved a change in the period of the LIPSS from 750 nm to 3000 nm after experimenting with different laser parameters. Afterward, we simultaneously obtained the phase transition of the LIPSS in PMN-PT crystal through temperature modulation, and this phase transition can be analyzed by the variation of the Raman spectra. At the same time, we have obtained the Curie temperature for the LIPSS structure that is approximately 10 ℃ lower than that of the PMN-PT crystal and have analyzed the phase transition process through the structural properties of the PMN-PT crystal. The results of our experiments and analyzes on the LIPSS in PMN-PT crystal reported in this paper can provide some experience for the subsequent development of the optical devices related to the LIPSS in PMN-PT crystal.
飞秒激光直写 表面周期结构 PMN-PT晶体 相变 femtosecond laser direct writing LIPSS PMN-PT crystal phase transition 
光电工程
2023, 50(3): 220275
作者单位
摘要
1 暨南大学光子技术研究院,广东省光纤传感与通信技术重点实验室,广东 广州 510632
2 广东工业大学先进光子技术研究院,广东 广州 510006
激光诱导表面周期结构由于其周期相关的光栅衍射特性在明场下显示出鲜艳的结构色,备受研究人员的广泛关注,而微纳结构在显微镜暗场显示的颜色通常容易被忽略。本文报道通过飞秒激光对氧化铟锡薄膜加工形成双周期光栅结构,利用其在明场和暗场的观察下具有不同的颜色特性实现图像加密应用。通过控制飞秒激光的偏振、脉冲能量和扫描速度在氧化铟锡薄膜上形成与偏振和波长相关的亚波长周期光栅,通过控制激光加工线条行间距形成大周期光栅。本文研究了激光加工能量和加工线条之间的间距对其形成双周期结构在明场和暗场显色的影响,利用不同加工参数结构在明场和暗场下显示不同的颜色实现图像加密。激光直写加工可以快速制备大面积区域,有望在商品防伪、图案装饰、超表面设计等方面发挥潜在的应用价值。

结构色 激光诱导表面周期结构 信息防伪 激光加工 structural color laser induced periodic surface structure anti-counterfeiting laser processing 
光电工程
2022, 49(1): 210320
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 长治学院电子信息与物理系, 山西 长治 046011
飞秒激光在材料表面诱导产生亚波长周期结构不仅可以改变材料表面的物化性质,而且具有无掩模制作和一步成型等优点,在多个领域具有广阔的应用前景。然而,目前结构形成存在排列规整性差、形状单一、制备效率低等问题。为此,综述了单束飞秒激光在金属表面高效制备规整性一维亚波长周期结构的研究进展,提出了利用时间延迟多束飞秒激光对金属和半导体表面一维亚波长周期结构产生特征(包括规整性、空间周期、排列方向等)进行灵活调控的新方法,成功实现了形貌特征分别为圆包、三角形、菱形、椭圆状、条纹-纳米颗粒复合等多种二维亚波长周期结构的制备,发现了表面结构调控产生过程中出现的超快物理新现象,阐明了时间延迟飞秒激光束与材料作用过程之间的瞬态关联作用。
激光光学 飞秒激光 表面周期结构 时间延迟 金属 半导体 超快动力学 
激光与光电子学进展
2020, 57(11): 111404
袁艳萍 1,2,*陈海达 1,2李东方 1,2张成宇 1,2[ ... ]陈继民 1,2
作者单位
摘要
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 北京工业大学北京市激光应用技术工程研究中心, 北京 100124
通过实验研究了超快激光诱导亚波长周期结构表面形貌的变化和调控, 利用1 064 nm皮秒激光和800 nm飞秒激光辐照金属钛, 通过改变脉冲个数和激光辐照方式, 研究孵化效应在亚波长表面周期结构产生过程中的影响。研究发现: 1)亚波长周期结构区域、烧蚀区域和亚波长表面结构周期均随着皮秒激光脉冲个数的增加而增大, 但是增加相同的脉冲个数, 因孵化效应的作用使其增幅不同; 2)改变激光辐照方式可有效增大亚波长表面周期结构面积的同时可制备更精细的亚波长周期结构: 亚波长周期结构区域和烧蚀区域直径在辐照方式为N=500+1000和N=1000+500情况下均有增大, 同时前序脉冲个数较少后序脉冲个数较多的情况下(如N=500+1000), 增幅更大; N=500+1000和N=1000+500辐照情况下其亚波长表面周期小于N=1500的情况。由此可知, 综合考虑脉冲个数、激光辐照方式和孵化效应的影响, 通过分序两步法可有效调控亚波长表面周期结构的形貌, 提高亚波长表面周期结构的制备效率和质量, 可高效制备高质量大面积一致性亚波长表面结构。
超快激光 亚波长表面周期结构 孵化效应 脉冲个数 激光辐照方式 ultra-fast Laser sub-wavelength ripples incubation effects pulse number irradiation modes 
应用激光
2019, 39(4): 602

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