超短脈沖的時空特性已經(jīng)展示了對材料改性的重要影響,在過去十幾年迅速成為飛秒激光微加工領(lǐng)域的研究熱點。為此,簡要從飛秒脈沖時空耦合的基本概念出發(fā),回顧了實驗中觀察到的時空耦合效應(yīng)及基于時空耦合的時空聚焦技術(shù),介紹了時空聚焦技術(shù)在加工領(lǐng)域的應(yīng)用,重點討論了時空耦合對透明材料內(nèi)部的非互逆性直寫及不對稱納米光柵結(jié)構(gòu)的影響。 

【文章來源】：激光與光電子學進展. 2020,57(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

引入角色散和空間啁啾。（a）棱鏡；（b）光柵

圖2 時間啁啾

在飛秒激光微加工領(lǐng)域，需要特別注意控制脈沖的相位，這可能受到色散介質(zhì)或自相位調(diào)制的干擾，并導致脈沖強度的顯著降低，通常被視為負面影響。然而，一種稱為啁啾脈沖放大的方法清楚地表明，可以利用對光譜成分的操縱，通過在增益介質(zhì)之前臨時拉伸一個脈沖，減輕增益介質(zhì)因瞬時高功率而受損的問題。然后將放大的脈沖以與其拉伸相同的方式再壓縮回原始脈沖寬度，使激光從太瓦提升到拍瓦強度[51]。人們發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)時空耦合特性后的激光脈沖，可以實現(xiàn)在達到焦點附近的臨界功率時克服非線性副作用，減小能量在傳播過程中的損失�？臻g和時間共聚焦的技術(shù)最初是為了多光子顯微鏡成像而提出[29,30]。該技術(shù)的原理是在聚焦激光脈沖之前，入射激光的頻譜分量在空間中分離，形成準直的空間啁啾光束（圖4），并增加了脈寬。在聚焦時，隨著空間分量開始重疊，整個帶寬被逐漸恢復(fù)，壓縮回初始脈寬，因此脈沖可實現(xiàn)的最大強度僅在焦點處得到滿足，將所有激光與材料的非線性相互作用限制在焦點體積上。近年來，SSTF技術(shù)不僅在材料修飾[31,52]，還在顯微術(shù)、組織消融[53-54]和大氣傳播[55]等方面顯示出在達到聚焦附近臨界功率時克服非線性副作用的影響。此外時空共聚焦后的脈沖在焦點有很強的PFT，可達到104 fs/mm[33]，其在傳統(tǒng)的飛秒激光系統(tǒng)中是十分罕見的。3 飛秒激光時空聚焦技術(shù)在微加工中應(yīng)用

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3371615