基于电子动态调控的三维周期结构加工方法

摘要

本发明涉及一种基于电子动态调控的三维周期结构加工方法，属于飞秒激光应用技术领域。本发明中针对材料特性，采用电子动态调控的飞秒激光脉冲序列代替传统的单脉冲，从根本上实现了控制激光与材料相互作用过程中的局部瞬时电子动态及后续相变过程，本方法能够更加准确的获得三维圆锥状周期结构或者一维类光栅结构，克服了传统加工中调节能量或脉冲个数精度低的问题。

主权项

基于电子动态调控的三维周期结构加工方法，其特征在于：通过以下技术来实现的：步骤一、设计飞秒激光脉冲序列；具体设计方法为：通过脉冲整形器进行飞秒激光脉冲整形，将一个脉宽为nfs的激光脉冲在时域上分成三个脉宽均为nfs的子脉冲，其中30fs＜n＜200fs；三个子脉冲间的两个脉冲延迟分别为t1和t2，且t1和t2均为飞秒量级，分别独立可调，从而得到一组飞秒激光脉冲序列；然后在飞秒尺度调整脉冲延迟参数，使得飞秒激光脉冲序列与加工材料相互作用过程中能改变材料的局部瞬时电子动态；步骤二、将步骤一得到的飞秒激光脉冲序列，入射到加工物镜中聚焦，并保持激光焦点聚焦到样品表面；步骤三、通过置于脉冲整形器入口前的光学器件调整脉冲序列的总能量，使之高于样品材料的烧蚀阈值；步骤四、用调整能量后的飞秒激光脉冲序列按照图纸进行加工，通过脉冲整形器控制t1和t2的大小，得到不同的周期结构；所述周期结构为激光烧蚀导致表面材料去除后得到的具有特定周期的结构，为由凹槽和凸起组成的一维类光栅结构，或者三维圆锥状周期结构；具体控制方法如下：当调节其中一个脉冲延迟t1或t2小于nfs时，飞秒激光脉冲序列辐照样品表面得到周期为近波长的一维类光栅结构，此时调节另一个脉冲延迟不会对周期结构的类型产生影响，只改变一维类光栅结构的周期；当调节其中一个脉冲延迟t1或t2大于等于nfs而小于2nfs,调节另一个脉冲延迟至大于2nfs时，得到三维圆锥状周期结构；当调节t1和t2均大于等于2nfs时，得到亚波长的一维类光栅结构，且一维类光栅结构方向与近波长的一维类光栅结构垂直；步骤五、控制辐照到样品表面的脉冲序列个数，使得总个数小于50，以得到均匀的周期结构。