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飞秒激光双色双脉冲束辐照钛表面产生的均匀LIPSS
摘要： 作者研究了采用双色双脉冲交叉偏振光束（时间延迟Δt=0-200皮秒）辐照钛表面所产生的激光诱导周期性表面结构（LIPSSs）的均匀性。该双脉冲光束由脉宽150飞秒的800纳米脉冲与脉宽>150飞秒的400纳米脉冲组成?；德龀迥芰棵芏菷800与二次谐波脉冲能量密度F400分别设置为接近对应烧蚀阈值（F800th=0.108焦耳/平方厘米，F400th=0.090焦耳/平方厘米）。研究发现当采用1.5F400th+0.9F800th的激光能量密度组合及Δt=0-2皮秒延迟时，可在钛表面制备出均匀的LIPSSs。这些结构的周期性与方向性由基频（800纳米）脉冲的波长和电场决定。结果表明：尽管表面会产生激光等离子体，但较长波长的脉冲会影响表面等离子体波的生成，而二次谐波脉冲能进一步提升结构均匀性。
关键词： 飞秒激光，双脉冲光束，钛，激光诱导周期表面结构
更新于2025-09-23 15:21:01
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含二硫化钨纳米管的聚对苯二甲酸三亚甲基酯薄膜的激光诱导周期性表面结构化
摘要： 我们报道了采用紫外飞秒激光脉冲（波长λ=265 nm）在聚对苯二甲酸三亚甲基酯（PTT）及其与二硫化钨无机纳米管复合薄膜（PTT-WS?）中诱导形成激光诱导周期性表面结构（LIPSS）的研究。通过原子力显微镜测量样品形貌，采用座滴法测定表面能和接触角变化，利用峰值力定量纳米力学成像技术分析杨氏模量与粘附力的改变，系统表征了诱导LIPSS所需的能量密度范围和脉冲次数。研究发现：在较窄的能量密度与脉冲次数范围内，LIPSS会沿激光偏振方向形成，其周期接近激光波长；由于PTT-WS?具有更高结晶度和热扩散率，其所需能量密度略高于纯PTT。虽然样品总表面能变化微小，但负极性分量（γ?）显著增加。此外，LIPSS形成后样品杨氏模量仅有小幅波动，而粘附力降低至原值的四分之一。这种粘附力下降及γ?升高的现象，源于辐照过程中表面化学性质（特别是轻微氧化）的改变。
关键词： 纳米复合材料、超短脉冲、激光材料加工、纳米结构、激光诱导周期表面结构（LIPSS）
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于LIPSS的飞秒激光金属表面波片制备
摘要： 报道了一种利用飞秒激光快速可靠制备偏振调制器件的方法。基于线聚焦的装置用于在不锈钢表面制备激光诱导周期表面结构（LIPSS），加工速度在0.8至2.4毫米/秒之间变化，单脉冲能量恒定为1.4毫焦。扫描电镜和原子力显微镜对LIPSS的表征显示，随着加工速度增加，其周期逐渐增大，而高度在研究范围内基本保持恒定。光学特性测试表明，反射光束的偏振态变化与加工速度相关，从而实现了这类器件的可控制备。
关键词： 偏振，波片，飞秒，激光，激光诱导周期表面结构，纳米结构
更新于2025-09-23 15:19:57
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飞秒激光诱导周期结构上ZnO微纳结构组装体的择优生长
摘要： 在本研究中，我们展示了利用激光诱导周期性表面结构（LIPSS）作为模板，选择性生长有序氧化锌微纳结构的方法。首先在Si(100)基底上制备了多种LIPSS，包括烧蚀型低频空间（LSF）LIPSS、非晶-晶态（a-c）LIPSS以及黑硅结构。随后采用气-固（VS）法在这些激光加工基底上沉积ZnO，以分析有序ZnO结构的形成过程。通过扫描电子显微镜和显微拉曼光谱评估所得ZnO微/纳组装体的形貌与结构特征，并识别诱导ZnO优先沉积的激光加工基底特性。成功在LSF-LIPSS和a-c LIPSS上实现了ZnO微纳米晶体的定向组装。这些结果表明：通过激光诱导的局部无序（可能伴随表面粗糙度的轻微增加）来降低晶格失配效应，VS法可在基底上制备出排列良好且质量优异的半导体微纳结构组装体。
关键词： 飞秒激光直写、氧化锌、激光诱导周期表面结构、拉曼光谱
更新于2025-09-23 15:19:57
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采用XeCl准分子激光脉冲制备LIPSS的硅太阳能电池的反射率和结晶度
摘要： 使用XeCl准分子激光器在空气环境中，以接近熔融阈值能量密度（Fth=0.5 J/cm2）的0.2-0.6 J/cm2能量范围对硅太阳能电池表面进行纳秒级紫外激光脉冲辐照，形成了激光诱导周期性表面结构（LIPSS）。我们测量了激光辐照后硅太阳能电池的反射率，并通过拉曼光谱评估其结晶度。研究发现反射率和结晶度取决于激光能量密度及脉冲次数。当能量密度为0.5 J/cm2时，所产生的LIPSS使500纳米波长处的反射率降低了ΔR=3.3%。在接近熔融阈值的激光能量密度下，具有低反射率的精细结构保持了原有结晶度。
关键词： 结晶度、纳秒紫外激光、反射率、激光诱导周期表面结构、纳米结构硅太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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仿生激光微/纳结构化Ti-6Al-4V合金表面的体外生物活性与生物相容性
摘要： 生物活性和生物相容性对牙科及骨科植入体的成功应用起着关键作用。尽管多数商用植入系统采用不同表面微结构，但能控制骨整合的理想多尺度形貌尚未取得明确结论。受树蛙趾垫皮肤结构的各向同性粘附与蓝闪蝶翅膀鳞片波纹脊的各向异性粘附双重启发，研究者分别通过微秒激光直写和飞秒激光诱导周期性表面结构，在钛合金植入体上制备了包含微六边形阵列与定向纳米波纹的复合微/纳结构，以提升细胞在植入体上的黏附、定向排列与增殖能力。研究测量分析了Ti-6Al-4V光滑表面样品、微六边形结构样品与复合微/纳结构样品在模拟体液中的生物活性差异，以及成骨细胞MC3T3增殖中的生物相容性差异。值得注意的是，仿生微/纳结构在体外实验中展现出最优的生物活性与生物相容性，同时纳米波纹能诱导微六边形区域内的细胞定向排列。这些差异根源在于形貌特征。研究提出利用复合微/纳结构控制钛合金植入体骨整合的创新功能化策略，这对再生医学应用及植入体领域具有重要意义。
关键词： 仿生表面、生物相容性、细胞黏附、飞秒激光、生物活性、细胞排列、Ti-6Al-4V合金、激光诱导周期表面结构
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 基于调谐LIPSS的金属偏振光栅制备
摘要： 近年来，表面纳米结构化技术因其广泛的应用优势而备受关注。其中，激光诱导周期性表面结构（LIPSS）已被证实可用于表面功能化[1]。当大多数材料受到线偏振辐射照射时，会产生这种周期性结构。这些结构的取向直接取决于入射光的偏振方向，而其形貌的其他参数（如周期和深度）则可通过入射光的脉冲数量、能量密度、波长及脉冲持续时间进行调控?；谄渲芷谛蕴卣?，LIPSS在光学上表现为纳米光栅[2]，这类结构作为偏振转换器（或称偏振光栅PG）已被深入研究。偏振光栅能对入射光引入相位差从而改变其偏振态[3]，因此可作为反射式波片应用[4]，相比透射式波片具有更高损伤阈值和更低脉冲时间色散的优势。目前偏振光栅主要通过直接激光干涉或光刻法制备[5]，但这些方法存在结构周期选择有限、制备工艺复杂且不环保等缺陷，而基于LIPSS的制备方法可有效克服这些问题。 为制备基于LIPSS的偏振光栅，研究人员采用800纳米飞秒钛宝石激光器辐照不锈钢样品。激光通过焦距10厘米的柱面透镜聚焦于样品表面，机械载物台以恒定速度垂直于光束方向移动，在数秒内即可在5毫米×5毫米大面积区域制备LIPSS。通过调节激光能量密度和载物台移动速度，可获得不同参数的LIPSS结构。原子力显微镜与扫描电镜表征结果（图1a）显示，样品形貌与激光椭圆率变化呈梯度对应关系（图1b），且LIPSS几何特征随工艺参数平滑改变。实验证实了基于LIPSS的偏振光栅可成功制备，且其性能可通过调控LIPSS形貌进行调节，该结论与不同LIPSS形貌的FDTD模拟结果高度吻合。
关键词： 表面纳米结构化、偏振光栅、激光诱导周期表面结构、偏振转换、飞秒激光
更新于2025-09-12 10:27:22
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表面等离子体激元对激光能量吸收及表面结构化的影响
摘要： 在飞秒或皮秒激光脉冲实验中，精确计算激光能量吸收对于描述周期性表面结构的形成至关重要。在粗糙材料表面、裂纹或台阶边缘处，超短激光脉冲能激发表面等离激元极化子（SPP）——即与激光电磁波耦合的表面等离子体。这种等离子体波与入射脉冲的干涉会导致样品表面沉积激光能量的周期性调制。本研究在双温模型框架内，提出了考虑正入射超短激光脉冲照射介质-金属界面台阶边缘时所激发SPP的源项解析表达式。以金为例量化了激光脉冲参数对能量吸收的影响。该成果可用于纳米光子学应用，并为电子与晶格温度演化（进而在受控条件下形成具有预定特性表面）的理论研究提供依据。
关键词： 激光能量吸收，表面等离子体激元，等离子体激元学，激光诱导周期表面结构，超短激光脉冲
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过两次激光直写扫描工艺在硫系玻璃上诱导产生大面积周期性结构
摘要： 我们对As2S3玻璃上飞秒激光直写诱导大面积周期性表面结构的演化进行了理论与实验研究。当重叠率从65%提升至80%时，可制备出激光直写诱导的大面积低空间频率LIPSS（LSFL）结构。该演化过程可由激光能量密度与脉冲重叠率之间的竞争关系来定义。更重要的是，基于二次飞秒激光扫描过程，首次扫描诱导的初始LSFL结构与二次扫描激光脉冲间的相互作用会产生局域场增强效应，该效应可直接分裂LSFL的表面周期性结构。这种新型后续高空间频率LIPSS（HSFL）制备工艺与传统多脉冲诱导HSFL存在显著差异，可用于制备大面积HSFL结构。
关键词： 纳米加工、飞秒激光、激光诱导周期表面结构、硫系玻璃
更新于2025-09-11 14:15:04