Im Bereich der ultraschnellen Lasermaterialverarbeitung war die extreme Steuerung der Verarbeitungsskala schon immer eine der zentralen Herausforderungen im Bereich. Mit der In -- -Tiefenentwicklung der nanoskaligen Laserverarbeitungstechnologie ist das intrinsische Grenzproblem der Laserverarbeitung in der akademischen Community zu einem grenzenen Thema geworden. In Anbetracht der durch den Beugungseffekt verursachten Laserfokus -Spot -Begrenzung besteht der Schlüssel zum Erreichen von Super - Beugung Nanoprocessing darin, Laser - induzierte Selbst -- zusammengestellte Streumittel zusammenzustellen, um Laser -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Field -Feld zu verwenden. Daher wird erwartet, dass das Verhalten von Lasern im Fernfeld und in der Nähe der traditionellen optischen Beugungsgrenze durchbricht und eine ultraschnelle Änderung der nanoskaligen ultraschnellen Materialien erreicht hat, sondern auch eine beispiellose Auflösung mehrerer Nanometer, die einen neuen Pfad für die optische Mittel zur Erzielung einer atomischen -}}}}} -Pegel -Verarbeitungsgenauigkeit des Levels veröffentlichen.
In der Arbeit "Ultrafaster Laser -Hochspanne -Verhältnis Extreme Nanostrukturverarbeitung von Glasmaterialien jenseits von λ/100", die in Ultrafast Science veröffentlicht werden sollen, ist ein gemeinsames Team von Professor Cheng Guanghua von der nordwestlichen Polytechnischen Universität, und der Forscher Razvan Stoian aus der Hubert -Curien -Labor -Labor -Labor -Labor -Labor -Labor -Labor -Labor -Labor -Labor -Labor -Labor -Labor -Verarbeitung. niedriger als 1/100 der Wellenlänge von nahezu - Infrarot -Ultrafasten -Lasern, die den Nanometerstand erreichen, und diese Merkmalsgröße in der Tiefenrichtung von Zehnmikronen beibehalten kann. Diese Technologie verwendet eine Non -, die eng mit Long - tiefe Non - Beugungstrahl fokussiert, um in der Nähe von - Feldnanoskala -Materialablation zu induzieren, wodurch ein Nanoskala -Materialschneidemechanismus festgelegt wird. Diese ultraschnelle Laser -Extrem -Nanoprozessing -Technologie verfügt über diversifizierte Anwendungsaussichten in zwei dimensionalen und drei {- und drei {- -Spegeln, die mehrere Felder wie Photonik, Quanteninformationen, Erfassungstechnologie und sogar Biomedizin abdecken.
Die relevanten Forschungsergebnisse wurden kürzlich in dem Science Partner Journal Ultrafast Science unter dem Titel "Ultrafast Laser High - Aspekt - Verhältnis Extreme Nanostrukturierung von Glas jenseits von λ/100" veröffentlicht.
Forschungsüberblick
The principle schematic diagram of non-diffraction ultrafast Bessel beam direct writing nanoporous structure scatterers and nanowires with a line width of 10nm on quartz glass is shown in Figure 1. The hollow nanostructure induced by a single-pulse non-diffraction ultrafast Bessel beam has a high refractive index Gradient, der eine starke Streuung des ultraschnellen Laserfeldes erzeugen kann. Sein Nahfeld enthält zwei Hauptkomponenten: eine nahezu - Feldoberflächenkomponente und eine interne Feldkomponente in der Nähe von - mit ähnlichen Verteilungsmerkmalen. In der Richtung senkrecht zur Laserpolarisation zeigt die nahezu - Feldintensitätsverteilung eine Feldverstärkung von besser als 50%. In der Richtung parallel zur Laserpolarisation zeigt die nahezu - Feldintensitätsverteilung eine signifikante Dämpfung, die die Wechselwirkung des Lasers - in dieser Richtung effektiv unterdrückt. Diese asymmetrische Feldverteilungsfunktion in der Nähe von - wird während des Scanprozesses der Laserimpulssequenz weiter verbessert und fördert die Ausdehnung der Porenstruktur in Richtung senkrecht zur Laserpolarisation. Daher zeigt dieser Mechanismus die Machbarkeit einer extremen nanoskaligen Verarbeitung durch schwach konvergierte große Fokusflecken.
Abbildung 1: (a) Cross - Abschnitt eines typischen Nanopore, der durch eine schwach konvergierte Single - puls non - Beugung Gauß - Bessel Beam induziert wurde. Diese Porenstrukturen können sich auf die hintere Oberfläche der Probe erstrecken. Diese Porenstruktur kann unter einem relativ breiten Bereich von Kegelwinkeln, Impulsbreiten und Laserwellenlängen induziert werden. Dieses Nanodeep -Loch erzeugt eine signifikante nahezu - Feldmodulation des einfallenden Laserfeldes, so dass die Feldintensität in dem an das Nanohole nebeneinander angrenzenden Bereich in der Richtung senkrecht zur Laserpolarisation signifikant erhöht wird, und dieses Merkmal existiert immer entlang der Tiefenrichtung des Nanolochs. (b) Unter Verwendung eines ultraschnellen Lasers mit einer Wellenlänge von 1030 nm und einer Impulsbreite von 2Ps und einer Wiederholungsrate von 333 kHz wurde ein Nanodraht mit einer Breite von etwa 15 nm mit einer Geschwindigkeit von 1,2 mm/s geschrieben.
Um den Verarbeitungsmechanismus von extremen - -Skala unter der Aktion mehrerer Impulse zu untersuchen, konstruierte diese Arbeit ein multi - -Feldemodell unter der kumulativen Aktion mehrerer Impulse. Somit werden der Energieabscheidungs- und Wärmeumwandlungsprozess, wenn verschiedene Zeitimpulse während des Fokusbewegungsprozesses auf das Material wirken, analysiert. Aus der nichtlinearen Laserenergie -Abscheidungsverteilung kann er erhalten werden, dass die durch Porenstruktur induzierte lokale Temperatur, die durch Laserenergie -Ablagerung induziert ist, im Nahen - -Felderhöhungsbereich mehr als 3000k erreichen kann, was ausreicht, um ein Phänomen zu induzieren, das der Laser -Oberflächen -Ablation an der Nano {6 {6} -Diefen an der Nano {{6} -Dieflation induziert. Wenn sich mehrere Impulse ansammeln, untergräbt sich das lokal verbesserte Feld in der Nähe von - Feldfront kontinuierlich die innere Wand des Nano - tiefen Lochs, wodurch eine Nano - -Tep -Rillenstruktur bildet. Während des Verarbeitungsprozesses der Nanogrroove zeigt die Rillenbreite einen Trend der Abnahme mit zunehmender Ablagerungsleitungsdichte. Da die Ablation und Ausdehnung der Nanogrroove hauptsächlich aus der Vorderseite des erweiterten Nahfeldes stammt, der eine höhere räumliche Lokalisierung aufweist, kann die Breite des vom Ultraast Laser geschriebenen Nanogrroove sogar kleiner als der Durchmesser der Startporenstrukturstreuung sein.
Abbildung 2: (a) Oberfläche und (b) Tiefenkreuz - Abschnittscanning -Elektronenmikroskopische Aufnahmen der von dem ultraschnellen Laser auf der Rückseite der Probe geschriebenen Nanogrroove. Wenn sich der Laserfokus senkrecht zur Laserpolarisationsrichtung bewegt, wirkte der (c) nichtlineare Laserfluss und (d) Temperaturverteilung der Rückseite der Probe durch verschiedene Zeitimpulse auf. (e) Nichtlineare Laserflussverteilung auf dem Tiefenquerschnitt, wenn der ultraschnelle Laser auf das tiefe Loch der Nano wirkt.
