目前器件的小型化是生物醫(yī)療、機械電子以及國防科技等領域發(fā)展的必然趨勢,如何實現(xiàn)超過激光光學衍射極限的納米結構制備是當前的主要研究方向之一。納米球輔助飛秒激光加工具有操作簡單、加工精度高以及具有大面積加工潛力等獨特優(yōu)勢,現(xiàn)在已經(jīng)成為飛秒激光微納加工的重要方式。其原理為飛秒激光通過納米球可在基底表面誘導產(chǎn)生空間尺寸為納米量級的增強局域近場,在極小的空間內(nèi)達到基底材料的燒蝕閾值并實現(xiàn)材料精確去除,形成表面結構。本文采用數(shù)值仿真和實驗研究相結合的方法,對納米球輔助飛秒激光在二氧化硅基底表面的超衍射極限加工進行了系統(tǒng)的研究,主要內(nèi)容如下:對于納米球輔助單脈沖飛秒激光加工,通過時域有限差分方法（Finite Difference Time Domain）進行數(shù)值仿真,分別獲得了不同直徑的二氧化硅球和金球在不同入射波長條件下誘導二氧化硅基底表面的電場變化規(guī)律。基于仿真結果,在直徑200 nm、500 nm的二氧化硅球和直徑200 nm的金球輔助下,利用波長800 nm的飛秒激光,在二氧化硅基底表面成功制備出超衍射極限的納米結構,結構形貌與仿真獲得的基底表面電場分布基本符合。進一步,針對介電納米球近場... 

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景及研究的目的和意義
        1.1.1 選題背景
        1.1.2 研究目的
        1.1.3 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 納米球輔助飛秒激光加工的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
            1.2.1.1 金屬納米球輔助飛秒激光加工的研究現(xiàn)狀
            1.2.1.2 介電納米球輔助飛秒激光加工的研究現(xiàn)狀
            1.2.1.3 基底材料對納米球輔助飛秒激光加工的影響
            1.2.1.4 飛秒激光波長對納米球輔助加工的影響
        1.2.2 飛秒激光脈沖序列納米加工的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要內(nèi)容
第2章 納米球輔助單脈沖飛秒激光加工的研究
    2.1 引言
    2.2. 單脈沖飛秒激光激發(fā)納米球近場特性的數(shù)值仿真研究
        2.2.1 數(shù)值仿真模型
        2.2.2 單脈沖飛秒激光激發(fā)二氧化硅納米球的近場特性
        2.2.3 單脈沖飛秒激光激發(fā)金納米球的近場特性
    2.3 納米球輔助單脈沖飛秒激光加工的實驗研究
        2.3.1 實驗裝置與方法
        2.3.2 樣品制備
        2.3.3 二氧化硅納米球輔助單脈沖飛秒激光加工
        2.3.4 金納米球輔助單脈沖飛秒激光加工
    2.4 本章小結
第3章 介電納米球輔助雙脈沖飛秒激光加工的研究
    3.1 引言
    3.2 雙脈沖飛秒激光激發(fā)納米球近場特性的數(shù)值仿真研究
        3.2.1 數(shù)值仿真方法
        3.2.2 飛秒激光激發(fā)二氧化硅材料電子動力學過程的數(shù)值仿真
            3.2.2.1 自由電子的產(chǎn)生
            3.2.2.2 材料光學參數(shù)的變化
            3.2.2.3 計算結果
        3.2.3 雙脈沖飛秒激光激發(fā)二氧化硅納米球近場特性的數(shù)值仿真
    3.3 二氧化硅納米球輔助雙脈沖飛秒激光加工的實驗研究
        3.3.1 實驗裝置與方法
        3.3.2 二氧化硅納米球輔助雙脈沖飛秒激光加工
    3.4 本章小結
第4章 結論與展望
    4.1 結論
    4.2 創(chuàng)新點
    4.3 展望
參考文獻
附錄 A 相關程序代碼
攻讀碩士學位期間取得的成果
致謝



本文編號：3734970