У полі надшвидкісної обробки лазерних матеріалів надзвичайний контроль за шкалою обробки завжди був одним із основних проблем у цій галузі. З розвитком глибини розвитку технології лазерної обробки Nanoscale в -, внутрішня гранична проблема лазерної обробки стала прикордонною темою в академічній спільноті. Враховуючи обмеження фокусного центру лазера, викликане дифракційним ефектом, ключовим для досягнення супер - дифракційного нанопроцесингу є використання лазера - індукованого само {- зібраного розсіювачів для перетворення лазерного лазера далеко -} польових. Таким чином, регулювання поведінки лазерів у дальньому полі та поблизу поля не тільки очікується, що вони пробиваються через традиційну оптичну обмеження дифракції та досягнуть нанорозмірної модифікації ультрашвидкого матеріалу, але й для досягнення безпрецедентного вирішення кількох нанометрів, відкриваючи новий шлях для оптичного засобу для досягнення атомної - рівні.
У документі, що надходить у UltraStast Science, спільна команда професора Ченга Губерт Куберен Кубер -Кубер -Кубер -Кюр -Мейс може бути нижче 1/100 довжини хвилі поблизу - інфрачервоних ультрашвидких лазерів, досягаючи рівня нанометра і може підтримувати цей розмір функції в глибині напрямку десятків мікрон. Ця технологія використовує не - щільно орієнтовану довгу - фокус Deep non - дифракційний промінь, щоб індукувати поблизу - поле нанорозмірного матеріалу, що встановлює механізм різання нанорозмірних матеріалів. Ця ультрашвидка лазерна екстремальна технологія нанопроцесингу має диверсифіковані перспективи програми у двох - розмірних та трьох - розмірних рівнях, що охоплюють декілька полів, таких як фотоніка, квантова інформація, технологія зондування та навіть біомедицина.
Відповідні результати досліджень нещодавно були опубліковані в журналі Science Partner Journal Ultrafast Science під назвою "Ultrafast Laser High - Аспект - співвідношення екстремальна наноструктура скла за межі λ/100".
Огляд досліджень
Принципова схематична схема Non - дифракційна ультрашвидка бессельна променя Пряме написання нанопористої структури та нанопроводи з шириною лінії 10 нм на кварцовому склі показано на малюнку 1. Індекс градієнт, який може створити сильне розсіювання надшвидкого лазерного поля. Його близьке поле містить два основні компоненти: поблизу - компонент поверхні поля та внутрішній поблизу - компонент поля з подібними характеристиками розподілу. У напрямку, перпендикулярному до лазерної поляризації, на близькій мірі - розподіл інтенсивності поля показує функцію посилення поля на краще 50%. Однак у напрямку, паралельному лазерній поляризації, недалеко - розподіл інтенсивності поля показує значне ослаблення, яке ефективно пригнічує лазер - взаємодію речовини в цьому напрямку. Цей асиметричний поблизу - функція розподілу поля буде додатково посилена під час процесу сканування послідовності лазерного імпульсу, і через безперервну еволюцію він сприятиме розширенню структури пор у напрямку, перпендикулярному до лазерної поляризації. Тому цей механізм демонструє доцільність екстремальної обробки нанорозмірної за допомогою слабо східних великих фокусних точок.
Рисунок 1: (a) Перехресний - розділ типового нанопору, індукованого в плавленому кремнезему, слабко конвергентним єдиним - імпульсу non - дифракційним гауссом - бессельним променем. Ці пори -структури можуть поширюватися на задню поверхню зразка. Ця структура пор може бути індукована під відносно широким діапазоном кутів конуса, ширини імпульсу та довжин хвиль лазерних. Цей отвір нанодепа призведе до значного поблизу - польового модуляції поля, що падає лазерного поля, так що інтенсивність поля в області, що прилягає до нанохоле, значно збільшується в напрямку, перпендикулярного до лазерної поляризації, і ця особливість завжди існує вздовж глибини нанохоле. (b) Використовуючи ультрашвидкий лазер з довжиною хвилі 1030 нм та шириною імпульсу 2ps та швидкістю повторення 333 кГц, нанопровод із шириною близько 15 нм був записаний зі швидкістю 1,2 мм/с.
Для того, щоб вивчити механізм обробки екстремальних - шкали наногруєвів під дією декількох імпульсів, ця робота побудувала модель поля фізики в галузі фізики під кумулятивною дією декількох імпульсів. Таким чином, проаналізовано процес осадження енергії та перетворення тепла, коли різні імпульси часу діють на матеріал під час процесу руху фокусу. З нелінійного розподілу осадження енергії лазера можна отримати, що в області посилення поля -, індукована розсіюванням структури пор, локальна температура, індукована лазерним осадженням енергії, може досягати більше 3000 к, що достатньо, щоб індукувати явище, схоже на поверхню лазерної поверхні на внутрішній стіні нано-}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}. Як результат, коли накопичуються декілька імпульсів, локально посилюється поблизу - поле переднього фронту безперервно розмиває внутрішню стінку нано - глибокий отвір, тим самим утворюючи нано - структуру глибокої канавки. Під час процесу обробки нанограми, ширина канавки показує тенденцію зменшення зі збільшенням щільності імпульсної лінії осадження. Оскільки абляція та розширення наногруг в основному походить від переднього плану посиленого поля, яке має більш високу просторову локалізацію, ширина нанограми, написана ультрашастковим лазером, може бути меншою, ніж діаметр стартового розкидувача структури пор.
Малюнок 2: (a) Поверхня та (b) хрест глибини - Розділ Скануючі електронні мікрофотографії нанограми, написані ультрашастковим лазером на задній поверхні зразка. Коли лазерний фокус рухається перпендикулярним до напрямку лазерної поляризації, (c) нелінійний лазерний потік та (d) розподіл температури задньої поверхні зразка, на який діяв різні імпульси часу. (e) Нелінійний розподіл лазерного потоку на перетинному перерізі, коли ультрашвидкий лазер діє на Nano - глибокий отвір.
