飞秒激光损伤阈值对表面态依赖物理机制的研究

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1、内容提要本文系统地介绍了微孔过滤膜的应用领域，制备方法以及其发展前景。提出了用飞秒激光的刻蚀技术加工金属微孔膜，但由于飞秒加工技术成本较高难以用于工业生产，我们通过改变靶材的表面态来调节其损伤阈值，找到降低损伤阈值的可行性方案，以提高加工速度，降低加工成本。在飞秒激光与固体物质相互作用的理论的基础上，对表面修饰层对入射光场的影响机制做了进一步的分析总结，超薄膜降低损伤阈值的机理可能是因双温模型理论下的吸收率高的表面层增强吸收效应，由等离子体吸收引起的吸收增强和等离子体谐振对光场的影响，再者是远小于

2、入射波长尺寸的粒子散射作用等引起的局域场强增强等效应。针对上述理论，设计了实验加工系统，阐述了各部分系统的结构和功能。为了减少不锈钢靶材表面粗糙度较大对实验结果产生的影响，对不锈钢表面抛光技术进行研究，得到了手工抛光后可使表面平均粗糙度约为1.5nm。加工实验中，通过计算机编程控制转镜和光开关来完成微孔点阵的制备，先后采用了墨水，银粒子和铝粒子做为修饰膜进行对比实验，通过测量刻蚀后的孔深对比分析表面修饰对光场的影响。实验结果表明，飞秒激光加工技术可以制备出表面光滑，微孔大小和分布可控的不锈钢微孔膜

3、。而且飞秒激光与表面修饰的不锈钢靶材相互作用时，主要影响因素是表面粒子分布，粒子的大小和形状有关，在适当的情况下，表面粒子可使表面区域场强远高于入射光场强度，即降低了金属的损伤阈值。目录第1章绪论..............................................11.1过滤膜的制备技术......................................11.1.1引言.................................................

4、.......................................................................1[9]1.1.2无机膜的制备方法....................................................................................21.1.3激光加工法....................................................................

5、....................................61.2飞秒激光制备微孔膜技术的研究目的及意义.........71.3本论文研究的主要内容..............................9第2章飞秒激光与金属相互作用的理论.......................102.1飞秒激光烧蚀金属的基本物理过程.................102.2飞秒激光与固体相互作用的理论模型...............112.2.1分子动力理论模型..........

6、............................................................................112.2.2膨胀动力过