本文使用整形飛秒脈沖燒蝕單晶銅,并對(duì)燒蝕產(chǎn)生坑的形貌和熒光信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn):相同能量條件下,變換整形脈沖序列的子脈沖個(gè)數(shù)和相鄰子脈沖之間的時(shí)間間距都會(huì)影響燒蝕坑的形貌以及熒光信號(hào)強(qiáng)度。子脈沖個(gè)數(shù)的數(shù)量會(huì)影響脈沖能量的分配,能量的分配直接影響燒蝕坑和等離子體的形成;相鄰子脈沖的間距則會(huì)影響能量注入到樣品或者等離子體的時(shí)間。對(duì)于含有多個(gè)子脈沖的脈沖序列來說,前序子脈沖先與樣品相互作用發(fā)生液化或者汽化,液化或者汽化的樣品會(huì)更好地耦合后續(xù)子脈沖并發(fā)生相互作用。因此,改變整形脈沖序列的子脈沖個(gè)數(shù)和相鄰子脈沖的時(shí)間間距首先決定了前序子脈沖的燒蝕,燒蝕產(chǎn)生的等離子體隨著時(shí)間是不斷膨脹的,膨脹的等離子體對(duì)后續(xù)脈沖會(huì)產(chǎn)生遮擋,但等離子體膨脹到一定時(shí)間之后就開始減弱,其對(duì)后續(xù)子脈沖的遮擋作用也會(huì)降低。前序子脈沖燒蝕產(chǎn)生的等離子體在發(fā)生遮擋作用的同時(shí),后續(xù)子脈沖一部分能量透過等離子體繼續(xù)燒蝕樣品,一部分能量會(huì)被等離子體吸收使等離子體再加熱�？偟膩碚f,多脈沖序列燒蝕是一個(gè)非常復(fù)雜的過程,但是通過調(diào)節(jié)多脈沖序列的子脈沖個(gè)數(shù)以及相鄰子脈沖的時(shí)間間距是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燒蝕形貌的一定控制的,這對(duì)飛秒激光的應(yīng)用非... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：51 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

激光作用下的時(shí)間尺度

第一章緒論7加熱液態(tài)金屬沸騰時(shí)壓力與溫度的關(guān)系。A點(diǎn)為三相共存點(diǎn)，固體，液體和蒸汽共同存在，固體融化曲線下是汽相區(qū)域，固體融化曲線上是液相區(qū)，CP是臨界點(diǎn)，當(dāng)溫度高于CP時(shí)，液相與氣相將無法相互轉(zhuǎn)化[16]。圖1.4金屬材料在臨界點(diǎn)附近的對(duì)比溫度壓力示意圖金屬材料最大的優(yōu)勢(shì)在于其較好的熱傳遞性和電傳導(dǎo)性。因?yàn)榻�、銀、銅等貴金屬導(dǎo)熱系數(shù)高和熔點(diǎn)溫度低，以至于貴金屬難以利用長脈沖激光來加工；其次，對(duì)于一些熔點(diǎn)高的難溶性金屬，例如鉬、鎢、鈦等可溶性金屬熔點(diǎn)高達(dá)2000-3000℃[17]。所以難實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量的微加工，所以飛秒激光成為了金屬加工的首要選擇。1.2.2.2飛秒激光燒蝕半導(dǎo)體光致電離、自由載流子吸收等都是半導(dǎo)體的吸收機(jī)制。光致電離可以產(chǎn)生電子-空穴對(duì)復(fù)合，吸收光能從而轉(zhuǎn)化為熱能，在半導(dǎo)體材料的燒蝕過程中，單光子或多光子被價(jià)帶電子吸收，當(dāng)能量超過禁帶寬度時(shí)，電子躍遷至導(dǎo)帶，同時(shí)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)和熱的電子氣[18]。但電子-空穴對(duì)密度達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，晶格則不處于穩(wěn)定態(tài)，在亞皮秒范圍內(nèi)發(fā)生非熱融化。過熱的液化物質(zhì)蒸發(fā)同時(shí)沸騰，隨后產(chǎn)生等離子體并發(fā)生解離過程。

第二章飛秒激光脈沖整形技術(shù)11平行的放置兩個(gè)光柵，方向相反，入射光被分散為多束平行光。為了改變出射光的延遲大小，可以調(diào)節(jié)兩個(gè)棱鏡間的距離，通過對(duì)入射光各頻率成分的位相進(jìn)行控制來調(diào)控激光脈沖[28]。（2）光柵對(duì)：將波長不同的激光脈沖入射到光柵上，射出激光的衍射角不同，從而進(jìn)行分光[29]。如圖2.2所示：圖2.2激光通過光柵對(duì)的色散示意圖放置兩個(gè)光柵，使其平行，激光入射到光柵對(duì)上，這時(shí)，波長短的組分經(jīng)過光柵對(duì)時(shí)，衍射角也會(huì)相對(duì)較小，所以長波成分的傳播路徑大于短波成分的傳播路徑，返回的時(shí)間相對(duì)較長，這時(shí)，短波成分產(chǎn)生負(fù)的群速色散用來補(bǔ)償脈沖，從而引發(fā)正啁啾，壓縮脈沖[30]。2.1.2主動(dòng)式脈沖整形技術(shù)方法（1）變形鏡：變形鏡的工作原理如圖2.3所示：圖2.3基于變形鏡的脈沖整形方法示意圖


本文編號(hào)：3243931