Журнал электротехники и электронных технологий

Влияние длительности импульса и тепла на периодические поверхностные структуры, индуцированные лазером

Кодама С. 

По сравнению с традиционными методами нанотекстурирования, ультракороткоимпульсный лазер является эффективной технологией изготовления наноструктур, называемых лазерно-индуцированными периодическими поверхностными структурами (LIPSS) на поверхностях материалов. LIPSS легко изготавливаются, когда длительность импульса короче времени столкновительной релаксации (CRT). Соответственно, ультракороткоимпульсные лазеры в основном использовались для изучения LIPSS, но они нестабильно излучают и требуют высоких затрат. Хотя длинноимпульсные лазеры имеют низкую стоимость и высокую стабильность, явления (такие как влияние длительности импульса, длины волны лазера и тепла) LIPSS, изготовленных с использованием короткоимпульсных лазеров с длительностью импульса, близкой к максимальному CRT, что больше фемтосекунды, не были выяснены. Однако сообщалось, что наносекундный импульсный лазер создает LIPSS, но они были неясными и неравномерными. В этом исследовании короткоимпульсный лазер с длительностью импульса 20 пс, что близко к максимальному CRT, использовался для выяснения влияния длительности импульса и тепла на изготовление LIPSS и для решения проблем, связанных с ультракороткими импульсными лазерами. Во-первых, была разработана конечно-разностная временная симуляция при длительности импульса 20 пс для исследования влияния условий облучения на распределение интенсивности электрического поля. Затем были проведены эксперименты с использованием 20-пс импульсного лазера при различных условиях. Соотношение сторон полученного LIPSS было больше, чем у LIPSS, изготовленного с использованием ультракоротких импульсных лазеров, но LIPSS не были изготовлены при длине волны лазера 355 и 266 нм. Кроме того, короткоимпульсный лазер испытывал тепловые воздействия, и охлаждающий материал был эффективен для изготовления LIPSS с высоким соотношением сторон. Это демонстрирует влияние длительности импульса, близкой к CRT, и тепла на изготовление LIPSS.