飛秒激光在金屬表面誘導高空間波數(shù)周期條紋結構的研究.pdf

1、激光誘導材料表面周期條紋結構因具有多種潛在的應用價值（如制備光柵、彩色金屬、仿生材料表面等）而受到廣泛的關注。特別是隨著飛秒激光的出現(xiàn)，材料表面在激光的誘導下不僅形成低空間波數(shù)周期條紋結構(0.5<^/y)，而且還形成遠小于入射激光波長的高空間波數(shù)周期條紋結構（^/y<0.5）。一方面，雖然許多理論開始用于解釋高空間波數(shù)周期條紋結構的形成，但是有關其形成機理仍然存在很大爭議。另一方面，金屬比半導體和電介質材料表面更難形成高空間波數(shù)周期條

2、紋結構的原因仍不夠清楚。因此研究金屬表面高空間波數(shù)周期條紋結構的形成機理具有非常重要的意義。
　　本文主要介紹了800nm的飛秒激光在不同的實驗環(huán)境下誘導高純度的鐵膜、鐵、鈦、鎳、銅和鋁表面的實驗結果。發(fā)現(xiàn)所有金屬表面都形成低空間波數(shù)周期條紋結構，但是只有鐵和鈦表面有高空間波數(shù)周期條紋結構形成。且鐵膜表面形成周期為150-230nm的高空間波數(shù)周期條紋結構，鐵塊表面形成周期為230nm的高空間波數(shù)周期條紋結構。鈦表面同時形成垂直激

3、光偏振方向（220-340nm）和平行激光偏振方向（100±10nm）的高空間波數(shù)周期條紋結構。結合二次諧波、表面等離子體和Sipe理論對實驗中不同金屬表面各種周期條紋的形成進行分析，發(fā)現(xiàn)金屬和表面氧化層交界面上形成的等離子體在周期條紋結構的形成中起著關鍵的作用。結合材料的光學、熱學參數(shù)和實驗結果分析，發(fā)現(xiàn)熱擴散率和反射率越低的材料表面更容易形成高空間波數(shù)周期條紋結構。
　　通過在不同金屬表面制備高空間波數(shù)周期條紋結構的研究，不僅