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超短脉冲激光诱导周期性表面结构（英文） 被引量：9
1
作者 李晨 STOIAN Razvan 程光华 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期1-17,共17页
激光诱导周期性表面结构(Laser-induced periodic surface structures,LIPSS)具有纳米尺度的特征结构和自重复的微观尺度的排列图案,因此,LIPSS在传感器、太阳能发电、光催化等方面具有广泛的应用前景。本文首先介绍LIPSS形成过程中超... 激光诱导周期性表面结构(Laser-induced periodic surface structures,LIPSS)具有纳米尺度的特征结构和自重复的微观尺度的排列图案,因此,LIPSS在传感器、太阳能发电、光催化等方面具有广泛的应用前景。本文首先介绍LIPSS形成过程中超快激光与物质相互作用的复杂过程,强调瞬态光学性质和表面结构变化的作用。然后综述几种具有代表性的LIPSS形成机理,并且讨论了各自的优缺点。接着介绍了LIPSS形成过程中材料的变化,主要包括材料化学成分、晶体结构和表面微观结构的变化。最后综述了LIPSS在材料表面处理、光学和机械等方面的应用。 展开更多
关键词 超快光学 飞秒激光 微加工 周期性表面结构
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飞秒激光诱导纳米金刚石薄膜表面周期性结构的摩擦学性能研究
2
作者 崔雨潇 马家豪 +2 位作者 阎兵 戚厚军 蔡玉俊 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2022年第4期433-441,共9页
研究基于飞秒激光辐照方法在纳米金刚石(nano-crystalline diamond,NCD)薄膜表面制备的激光诱导周期性结构(laser-induced periodic surface structures,LIPSS)的摩擦学行为。在空气环境下采用脉冲宽度为200 fs,中心波长为1040 nm的掺... 研究基于飞秒激光辐照方法在纳米金刚石(nano-crystalline diamond,NCD)薄膜表面制备的激光诱导周期性结构(laser-induced periodic surface structures,LIPSS)的摩擦学行为。在空气环境下采用脉冲宽度为200 fs,中心波长为1040 nm的掺镱光子晶体光纤飞秒激光辐照NCD薄膜表面产生LIPSS。基于不同的扫描间隔制备2种LIPSS表面,即连续分布的LIPSS表面(continuously distributed LIPSS,CDL)和均匀间隔的LIPSS带状表面(evenly spaced LIPSS stripes,ESLS)。通过球盘式摩擦磨损试验机进行往复式干摩擦试验来对上述2种LIPSS表面的摩擦学性能进行表征,其中的对磨球为ZrO_(2)陶瓷材质。往复式摩擦试验采用了平行和垂直于LIPSS纹理的2种摩擦方向。研究结果表明:施加LIPSS后的NCD薄膜表面容屑能力得到改善,同时摩擦接触面积降低,因而相比于原始NCD薄膜,其摩擦系数明显降低;对于CDL表面,摩擦方向与LIPSS纹理垂直时的摩擦系数比纹理平行时的更高;ESLS表面的LIPSS纹理方向对摩擦系数无影响。 展开更多
关键词 纳米金刚石薄膜 飞秒激光辐照 激光诱导周期性表面结构 摩擦性能
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用可见激光在聚(氨酯-酰亚胺)表面制备周期性亚微米结构
3
作者 李梅 路庆华 +3 位作者 隋郁 李刚 钱昱 王宗光 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第10期1992-1995,共4页
由于含有偶氮苯染料侧基 ,聚 (氨酯 -酰亚胺 ) (PUI)对 5 3 2 nm的光具有较强的吸收 .采用该波长的可见偏振脉冲激光 (Nd∶ YAG激光器的倍频输出 ) ,在 PUI薄膜表面制备了激光诱导周期性表面微结构(LIPSS) .研究了染料引入方式以及染料... 由于含有偶氮苯染料侧基 ,聚 (氨酯 -酰亚胺 ) (PUI)对 5 3 2 nm的光具有较强的吸收 .采用该波长的可见偏振脉冲激光 (Nd∶ YAG激光器的倍频输出 ) ,在 PUI薄膜表面制备了激光诱导周期性表面微结构(LIPSS) .研究了染料引入方式以及染料侧基含量对微结构形成过程的影响 ,讨论了入射角、激光脉冲数、激光脉宽等激光辐射条件对 LIPSS形成过程以及对微结构形貌和周期性的影响 . 展开更多
关键词 周期性亚微米结构 激光诱导周期性表面微结构 聚(氨酯-酰亚胺) 可见激光
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激光诱导聚合物表面周期性微结构的快速制备研究
4
作者 胡笑锦 李梅 李鑫 《实验室研究与探索》 CAS 2005年第9期11-14,共4页
采用波长355nm的紫外偏振激光,通过步进扫描法在聚酰亚胺(BDTA-MMAD)薄膜表面制备了激光诱导周期性表面微结构(LIPSS),采用原子力显微镜(AFM)分析了LIPSS图形质量及几何尺寸,考察了X、Y方向扫描速度和扫描步长等参数对LIPSS制备的影响,... 采用波长355nm的紫外偏振激光,通过步进扫描法在聚酰亚胺(BDTA-MMAD)薄膜表面制备了激光诱导周期性表面微结构(LIPSS),采用原子力显微镜(AFM)分析了LIPSS图形质量及几何尺寸,考察了X、Y方向扫描速度和扫描步长等参数对LIPSS制备的影响,发现随着X方向扫描速度和Y方向扫描步长的增大,由于薄膜表面受到激光辐射累积能量降低,LIPSS图形质量明显下降。但是,在提高Y方向扫描步长的同时提高激光辐射能量,仍能在较快速度下制得规则的LIPSS结构。根据实验结果提出了实现LIPSS快速制备的优化条件,并探讨了LIPSS的形成机理。 展开更多
关键词 激光诱导周期性表面微结构 原子力显微镜 步进扫描法
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纳秒激光诱导聚酰亚胺薄膜周期性结构的产生 被引量：4
5
作者 林素颖 廖小杰 韩冰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期94-100,共7页
采用波长为355 nm、脉宽为7 ns、重复频率为1 Hz的线性偏振激光在聚酰亚胺薄膜表面制备了微米量级的周期性表面结构,并讨论了激光参数对条纹形貌的影响。实验发现,周期性结构的产生存在一定的能量密度阈值和脉冲个数阈值,当激光能量密... 采用波长为355 nm、脉宽为7 ns、重复频率为1 Hz的线性偏振激光在聚酰亚胺薄膜表面制备了微米量级的周期性表面结构,并讨论了激光参数对条纹形貌的影响。实验发现,周期性结构的产生存在一定的能量密度阈值和脉冲个数阈值,当激光能量密度范围在54~586 mJ/cm^(2),脉冲个数在1~50时,能在聚合物薄膜表面产生周期为4~6.65μm的规整条纹结构。在保持激光能量密度不变的情况下,增加脉冲个数,或者保持脉冲个数不变,增大入射到材料表面的激光能量密度,都能引起条纹周期增大,并且根据实验结果,随着脉冲个数的增加,烧蚀坑的深度增加,LIPSS能持续出现在坑底。此外,为分析周期性结构形成的可能原因,通过对热传导模型的建立讨论了当周期性结构形成时材料历经的物理状态。文中的相关研究结果对基于LIPSS实现的材料表面润湿性、摩擦力学、光学特性的改善提供了一定的研究基础。 展开更多
关键词 激光诱导表面周期性结构 聚合物薄膜 纳秒激光 表面改性
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脉冲激光导致的固体表面损伤研究 被引量：1
6
作者 满宝元 何京良 王象泰 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 1998年第3期335-340,共6页
利用扫描电镜对波长为１．０６μｍ脉宽为１０ｎｓ的Ｎｄ：ＹＡＧ脉冲激光辐照金属Ａｌ和半导体ＧａＡｓ产生的表面形貌变化进行了观察，对不同背景气压下液体的溅射现象进行了分析。实验结果表明，液体的溅射速度和距离随着背景气压的... 利用扫描电镜对波长为１．０６μｍ脉宽为１０ｎｓ的Ｎｄ：ＹＡＧ脉冲激光辐照金属Ａｌ和半导体ＧａＡｓ产生的表面形貌变化进行了观察，对不同背景气压下液体的溅射现象进行了分析。实验结果表明，液体的溅射速度和距离随着背景气压的降低而增加。在某些特定的实验条件下，在激光烧蚀ＧａＡｓ的表面上出现了等间距的波纹结构。理论分析发现，这些波纹是由横向表面声波造成的。这些周期性结构的出现与激光功率密度和背景气压密切相关。 展开更多
关键词 激光损伤 表面周期性结构 横向声波 固体
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扫描方向对金属和硅复合薄膜表面激光诱导自组织加工质量的影响(特邀) 被引量：3
7
作者 石理平 耿娇 仇旻 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期21-27,共7页
激光诱导周期性表面结构的质量可通过调整激光参数、改善材料表面和优化扫描策略等手段来提高。研究了扫描方向对线偏振激光诱导金属/硅复合薄膜表面氧化LIPSS的影响。结果表明,当扫描方向垂直于激光偏振方向时,纳米结构会出现分叉、不... 激光诱导周期性表面结构的质量可通过调整激光参数、改善材料表面和优化扫描策略等手段来提高。研究了扫描方向对线偏振激光诱导金属/硅复合薄膜表面氧化LIPSS的影响。结果表明,当扫描方向垂直于激光偏振方向时,纳米结构会出现分叉、不连续等问题;当扫描方向平行于激光偏振方向时,纳米结构呈现短程有序,但在光斑拼接处存在扭曲;而当扫描方向与激光偏振方向存在一定夹角时,容易获得长程均匀有序的周期性纳米结构。数值仿真结果表明造成这些现象的原因是近场效应对自组织过程具有不可忽略的影响。 展开更多
关键词 激光诱导周期性表面结构 表面等离激元 激光诱导化学反应 复合薄膜
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激光诱导材料表面着色研究进展 被引量：3
8
作者 钱静 李阳博 +4 位作者 王关德 沈丹阳 娄孔昱 付强 赵全忠 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期16-29,共14页
概述了三种激光着色机理:氧化膜干涉着色,以纳秒激光为主要着色方式,具有成本低、工业应用成熟等特点;周期性结构衍射着色,除了传统的超快激光诱导条纹结构着色,近些年发展起来的多光束干涉着色,丰富了周期性结构的种类,又大大提高了着... 概述了三种激光着色机理:氧化膜干涉着色,以纳秒激光为主要着色方式,具有成本低、工业应用成熟等特点;周期性结构衍射着色,除了传统的超快激光诱导条纹结构着色,近些年发展起来的多光束干涉着色,丰富了周期性结构的种类,又大大提高了着色效率,更加适用于工业应用;等离基元金属纳米结构着色,通过调节纳米结构的间距、纳米结构尺寸等参数,可以对单个纳米结构实现显色控制,因而可以打印出具有纳米尺度像素大小的超高分辨率彩色图案。根据各种着色机理,概述了激光着色在防伪标记、激光隐写、彩色全息图等领域的应用,并提出了激光着色面临的重复性和稳定性的共性问题,提出了下一步的研究方向,包括从理论上对工艺技术进行研究,提高模型与实际效果的一致性,优化工艺方式得到输入和输出的定量关系,提高着色效果和加工效率等。 展开更多
关键词 激光表面着色 氧化层 表面周期性结构 等离基元 激光干涉
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高重频飞秒激光诱导磁性镍薄膜产生LIPSS的研究
9
作者 季羽飞 王红蕊 +3 位作者 常虹 刘博文 庞冬青 胡明列 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期101-108,共8页
飞秒激光诱导周期性表面结构(Laser-Induced Periodic Surface Structures,LIPSS)是使用线偏振激光作用于材料时最常见的一种表面形貌,一直被研究人员广泛关注,但是在磁性薄膜上诱导产生LIPSS的研究仍相对较少,因此研究高重频飞秒激光... 飞秒激光诱导周期性表面结构(Laser-Induced Periodic Surface Structures,LIPSS)是使用线偏振激光作用于材料时最常见的一种表面形貌,一直被研究人员广泛关注,但是在磁性薄膜上诱导产生LIPSS的研究仍相对较少,因此研究高重频飞秒激光作用于磁性薄膜材料后材料磁学性质的变化是十分必要的。实验使用中心波长1030 nm、脉冲宽度300 fs、重复频率100 kHz的飞秒激光在厚度为100 nm的镍薄膜上进行线扫描,诱导产生了LIPSS。光学显微镜和电子显微镜图像显示,在高重频飞秒激光的热效应影响下,LIPSS条纹的周期测量值约为989 nm。通过X射线衍射仪和超导量子干涉仪对写有周期性LIPSS结构的样品进行测试并分析,证明了产生LIPSS过程中导致的材料原子重组并没有改变镍膜的颗粒大小和组成成分,飞秒激光作用后的磁性材料的饱和磁化强度也基本与原样保持一致,但其矫顽力发生了明显的变化,笔者认为这是由于加工过程中喷溅出的极少量反铁磁氧化镍颗粒产生的钉扎效应所导致的。 展开更多
关键词 飞秒激光精密加工 激光诱导周期性表面结构 高重频飞秒激光 磁性材料 饱和磁化强度
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激光诱导薄膜材料二维图案化纳米加工技术(特邀) 被引量：3
10
作者 黄佳旭 李峻 +1 位作者 邱佩 徐少林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期13-20,共8页
激光诱导周期性表面结构(Laser-Induced Periodic Surface Structures,LIPSS)是一种在激光辐照下自发生成的超衍射极限结构,但其结构类型较为单一。提出了一种新型的二维图案化激光纳米加工方法,通过同时利用激光诱导的热效应及表面等... 激光诱导周期性表面结构(Laser-Induced Periodic Surface Structures,LIPSS)是一种在激光辐照下自发生成的超衍射极限结构,但其结构类型较为单一。提出了一种新型的二维图案化激光纳米加工方法,通过同时利用激光诱导的热效应及表面等离激元干涉,在正交的两个方向上分别形成褶皱和LIPSS两种周期性结构。这种方法仅通过单步辐照就能在薄膜材料表面生成二维褶皱LIPSS,从而丰富LIPSS的结构类型。同时,通过调整加工材料的膜厚或基底,以及改变入射激光波长或角度,可以分别调制二维纳米结构在两个正交方向上的周期。此外,通过激光偏振也可以调控该结构的取向。该方法能够进一步拓宽基于LIPSS的可加工表面纳米结构的种类及应用。 展开更多
关键词 超快激光 激光诱导周期性表面结构 激光诱导褶皱 薄膜材料 二维纳米结构 飞秒激光
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