飞秒激光在透明材料内制备三维可旋转纳米体光栅的方法

摘要

本发明涉及一种飞秒激光在透明材料内制备三维可旋转纳米体光栅的方法，属飞秒激光应用技术领域。本发明的特点是仅改变入射激光的脉冲前沿倾斜和偏振方向即可以在激光焦点区域得到特定取向的三维纳米体光栅结构。入射的飞秒脉冲激光为线偏振光，波长为800nm，脉冲宽度为100~150fs，脉冲能量为1~6mJ，且脉冲光强空间分布为高斯分布。透明介质内部辐照区域经机械抛光和化学腐蚀后，可以用扫描电子显微镜观测到纳米体光栅的剖面结构来验证结果。

主权项

一种飞秒激光在透明材料内制备三维可旋转纳米体光栅的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）根据所需的三维空间取向，设计并计算出光栅旋转平面与飞秒激光入射面之间的夹角，以及光栅旋转面中，光栅法线与线扫描方向之间的夹角；2）将六面抛光的透明材料放置在计算机操控的三维平台上；3）用超短脉冲时空探测设备测量激光脉冲前沿倾斜值PFT，根据公式，调节激光系统中光栅得到所需的PFT值，从而确定强度前倾角；4）设定飞秒激光波长为800nm，脉冲宽度100~150fs，重复频率1k或者250kHz，扫描速度1~500mm/s，显微镜物镜N.A. 0.5‑0.9；5）利用中性滤色片连续调节飞秒激光能量，使显微镜物镜输出单脉冲能量大于1mJ，并根据要求选择合适能量；光栅平面中的旋转角等同于激光偏振方向与扫描方向之间的夹角，调整初始激光偏振方向与激光扫线方向平行，定义此时λ/2波片上的读数为，调节λ/2波片至步骤1）中计算出的度，此时即确定将加工的纳米光栅的空间取向；6）将由飞秒激光发出的激光经过显微镜物镜聚焦到透明材料内部，按设定的程序配合电子快门移动三维平台，则在所需加工区域制备具有特定取向的三维纳米体光栅结构。