研究目的
研究金膜辅助飞秒激光加工对提高蓝宝石烧蚀能力的影响。
研究成果
研究表明，在飞秒激光加工前对蓝宝石进行纳米层金膜涂层处理可显著提升其烧蚀能力。该金膜能增强蓝宝石的激光能量吸收，从而改善烧蚀形貌、降低烧蚀阈值并提高材料去除率。理论分析表明，金膜在蓝宝石表面提供了更多自由电子，促进了入射激光向蓝宝石晶格声子的能量转移，使激光能量在蓝宝石表面实现均匀沉积。
研究不足
该研究仅限于12纳米厚金膜对蓝宝石飞秒激光加工的影响。实验是在大气和室温条件下进行的，可能未涵盖所有可能的环境条件。
1：实验设计与方法选择：
采用中心波长800 nm的商业钛宝石放大器产生160飞秒激光脉冲，重复频率可在1 Hz至1 kHz范围内调节，最大脉冲能量限制为1 mJ。通过旋转半波片和薄膜偏振片调节作用于样品表面的激光脉冲能量，电子快门控制入射到样品表面的脉冲数N。入射激光束经2×显微物镜垂直聚焦于样品表面，焦点处光束直径约40 μm。样品置于分辨率1 μm的精密电动三维（3D）载物台上。
2：样品选择与数据来源：
实验所用样品为镀有12 nm厚金膜的单晶蓝宝石基板，尺寸为10 mm×10 mm×0.5 mm，双面抛光至Sa<5 ?。
3：5 mm，双面抛光至Sa<5 ?。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：钛宝石放大器（Spitfire，Spectra-Physics）、旋转半波片、薄膜偏振片、能量计、电子快门、2×显微物镜（NA=0.055，Motic）、精密电动三维（3D）载物台、扫描电子显微镜（SEM）、共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）、原子力显微镜（AFM）。
4：055，Motic）、精密电动三维（3D）载物台、扫描电子显微镜（SEM）、共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）、原子力显微镜（AFM）。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：在镀金与未镀金蓝宝石基板上制备激光诱导结构进行对比，所有实验重复三次以确?？芍馗葱?。通过SEM测量坑洞形貌与直径，CLSM测量坑洞深度与体积，AFM评估激光诱导波纹的形貌与尺寸。
5：数据分析方法：
烧蚀坑直径平方D2与样品脉冲能量Ep的关系遵循公式D2=2ω?2ln(Ep/Eth)，其中Eth为材料去除的最小脉冲能量，ω?为光强降至峰值1/e2处的激光光束半径。多脉冲烧蚀阈值能量密度采用孕育模型计算。
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Ti:sapphire amplifier
Spitfire
Spectra-Physics
Generating 160 femtosecond laser pulses with a central wavelength of 800 nm.
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Microscope objective lens
2 ×
Motic
Focusing the incident laser beam on the specimen surface at normal incidence.
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Scanning electron microscopy
Measuring the crater morphologies and crater diameters.
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Confocal laser scanning microscopy
Measuring the crater depth and crater volume.
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Atomic force microscopy
Evaluating the morphologies and dimensions of laser-generated ripples.
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