整形飞秒激光烧蚀Cu的一些研究

发布时间：2021-06-23 01:22

　　本文使用整形飞秒脉冲烧蚀单晶铜,并对烧蚀产生坑的形貌和荧光信号强度进行了研究。研究发现:相同能量条件下,变换整形脉冲序列的子脉冲个数和相邻子脉冲之间的时间间距都会影响烧蚀坑的形貌以及荧光信号强度。子脉冲个数的数量会影响脉冲能量的分配,能量的分配直接影响烧蚀坑和等离子体的形成;相邻子脉冲的间距则会影响能量注入到样品或者等离子体的时间。对于含有多个子脉冲的脉冲序列来说,前序子脉冲先与样品相互作用发生液化或者汽化,液化或者汽化的样品会更好地耦合后续子脉冲并发生相互作用。因此,改变整形脉冲序列的子脉冲个数和相邻子脉冲的时间间距首先决定了前序子脉冲的烧蚀,烧蚀产生的等离子体随着时间是不断膨胀的,膨胀的等离子体对后续脉冲会产生遮挡,但等离子体膨胀到一定时间之后就开始减弱,其对后续子脉冲的遮挡作用也会降低。前序子脉冲烧蚀产生的等离子体在发生遮挡作用的同时,后续子脉冲一部分能量透过等离子体继续烧蚀样品,一部分能量会被等离子体吸收使等离子体再加热。总的来说,多脉冲序列烧蚀是一个非常复杂的过程,但是通过调节多脉冲序列的子脉冲个数以及相邻子脉冲的时间间距是可以实现对烧蚀形貌的一定控制的,这对飞秒激光的应用非... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：51 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

激光作用下的时间尺度

第一章绪论7加热液态金属沸腾时压力与温度的关系。A点为三相共存点，固体，液体和蒸汽共同存在，固体融化曲线下是汽相区域，固体融化曲线上是液相区，CP是临界点，当温度高于CP时，液相与气相将无法相互转化[16]。图1.4金属材料在临界点附近的对比温度压力示意图金属材料最大的优势在于其较好的热传递性和电传导性。因为金、银、铜等贵金属导热系数高和熔点温度低，以至于贵金属难以利用长脉冲激光来加工；其次，对于一些熔点高的难溶性金属，例如钼、钨、钛等可溶性金属熔点高达2000-3000℃[17]。所以难实现高精度、高质量的微加工，所以飞秒激光成为了金属加工的首要选择。1.2.2.2飞秒激光烧蚀半导体光致电离、自由载流子吸收等都是半导体的吸收机制。光致电离可以产生电子-空穴对复合，吸收光能从而转化为热能，在半导体材料的烧蚀过程中，单光子或多光子被价带电子吸收，当能量超过禁带宽度时，电子跃迁至导带，同时产生电子-空穴对和热的电子气[18]。但电子-空穴对密度达到一定的数值时，晶格则不处于稳定态，在亚皮秒范围内发生非热融化。过热的液化物质蒸发同时沸腾，随后产生等离子体并发生解离过程。

第二章飞秒激光脉冲整形技术11平行的放置两个光栅，方向相反，入射光被分散为多束平行光。为了改变出射光的延迟大小，可以调节两个棱镜间的距离，通过对入射光各频率成分的位相进行控制来调控激光脉冲[28]。（2）光栅对：将波长不同的激光脉冲入射到光栅上，射出激光的衍射角不同，从而进行分光[29]。如图2.2所示：图2.2激光通过光栅对的色散示意图放置两个光栅，使其平行，激光入射到光栅对上，这时，波长短的组分经过光栅对时，衍射角也会相对较小，所以长波成分的传播路径大于短波成分的传播路径，返回的时间相对较长，这时，短波成分产生负的群速色散用来补偿脉冲，从而引发正啁啾，压缩脉冲[30]。2.1.2主动式脉冲整形技术方法（1）变形镜：变形镜的工作原理如图2.3所示：图2.3基于变形镜的脉冲整形方法示意图


本文编号：3243931