- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
利用飞秒激光烧蚀技术制备高品质因数太赫兹超表面
摘要: 我们报道了通过飞秒激光烧蚀技术在硅基底上的纳米金属层上制备高频段太赫兹(THz)高Q值超表面的研究成果。采用两种不同制备方法构建周期性图案,其基本单元分别为通孔阵列和金属岛阵列。利用时域光谱仪在0.3-1.5太赫兹频段对所得结构的响应特性进行表征,并将实验结果与全波电磁仿真预测进行对比。仿真预测与实验结果的良好吻合证明,该方法能为太赫兹超表面的制备提供简便途径。
关键词: 飞秒激光烧蚀、太赫兹、高品质因数、超表面
更新于2025-09-23 15:21:01
-
《纳米粒子手册》|| 纳米粒子的激光制备
摘要: 激光在材料加工(切割、钻孔、清洁、薄膜沉积等)中应用广泛。近期的一项应用是纳米粒子制备。脉冲激光烧蚀是目前从块体靶材直接制备纳米粒子的最快且最洁净的方法。为此,可在真空、气体环境或液体中采用快速(纳秒级)和超快(皮秒、飞秒)激光脉冲进行靶材烧蚀。已制备的纳米粒子以金属为主,也包括半导体和陶瓷纳米粒子。在该技术早期阶段,主要问题是所制纳米粒子尺寸分布较广。但通过独立调控激光脉冲特性(波长、功率密度、脉冲持续时间等),并精确控制与优化环境参数,加之理论模型和数值模拟的有力辅助,现已能高效定制纳米粒子尺寸。本文综述了该领域最重要的研究成果。
关键词: 液体中的激光烧蚀,皮秒激光烧蚀,氧化物纳米颗粒,飞秒激光烧蚀,金属纳米颗粒,半导体纳米颗粒,纳秒激光烧蚀
更新于2025-09-23 15:19:57
-
单次飞秒激光烧蚀硼酸盐和铝硅酸盐诱导的纳米孔形态特征
摘要: 为研究硼酸盐晶体与玻璃(Li?B?O?(LTB)、LiB?O?(LBO))、锶硼酸盐晶体(SrB?O?(SBO))、含镧系硼酸盐晶体(Li?Gd(BO?)?(LGB)、LaSc?(BO?)?(LSB))以及铝硅酸盐晶体(Ca?Al?SiO?(CAS)、CaSrAl?SiO?(CSAS))表面纳米结构的形貌特征,我们采用线偏振和圆偏振飞秒激光开展了单次烧蚀实验。研究发现:硼酸盐与铝硅酸盐晶体中形成单个或双纳米孔洞(主孔与次孔),其尺寸不受衍射极限限制而取决于激光能量密度与材料特性,推测次级孔洞形成源于高斯脉冲自发转变为贝塞尔-高斯脉冲。LTB与LBO晶体中的亚波长纳米孔洞(无论线/圆偏振)均呈现四边形(近似正方或矩形)形貌——LTB晶体孔洞边沿大致平行于{hh0}晶面,LBO晶体则平行于({h00}与{00l})晶面,且该形貌与激光强度空间分布无关,此为纳米孔洞各向异性形貌的首次发现,其偏离入射激光高斯光束的圆对称强度分布特征,与传统激光烧蚀机制预期相悖。这种四边形孔洞可能是LTB/LBO晶体的固有形貌特征,其内部网络结构被认为反映了连续的BO?和/或BO?3?/??四方/正交晶胞,这些晶胞在多光子激发初始阶段会形成自陷激子。相比之下,SBO、LGB、LSB、CAS、CSAS晶体及LTB/LBO玻璃中的亚波长纳米孔洞均呈圆形且与偏振态、结构组成无关,其各向同性形貌符合聚焦激光高斯光束的圆对称强度分布特征。
关键词: 硼酸盐,单脉冲,铝硅酸盐,扫描电子显微镜,晶体结构,纳米孔形态,飞秒激光烧蚀,纳米结构化
更新于2025-09-23 15:19:57
-
飞秒激光烧蚀用于中尺度样品评估
摘要: 聚焦离子束加工彻底改变了材料科学领域的研究方式。这项技术的引入使研究人员得以开拓新的研究前沿。虽然该方法主要针对纳米尺度,但样品的中观尺度制造尚未取得类似进展。对于那些尺寸过大而无法通过聚焦离子束铣削、又过小而不适合传统机械加工的样品几何结构,其制造仍是一项挑战。飞秒激光烧蚀技术打开了这一尺度范围的样品加工空间,能够制备多种实用几何结构。本文介绍了一种先进的飞秒激光加工系统,可用于快速进行微观和中观尺度样品制备。为展示该系统的实用性,本文提供了单晶铜微柱以及采用物理气相沉积法制备的铜和镍箔材加工而成的三种微型拉伸试样的应力-应变数据。
关键词: 飞秒激光烧蚀、介观尺度试样、微观结构检测、力学性能测试
更新于2025-09-19 17:13:59
-
基于原子-连续介质模型的超短激光烧蚀液体中金属纳米颗粒合成的数值研究
摘要: 我们提出了一种基于原子连续介质模型的框架,结合分子动力学(MD)和双温模型(TTM)方法,用于表征超短激光烧蚀固体靶材在水环境中金属纳米颗粒(NPs)的生长过程。该模型能够以原子分辨率解析快速非平衡激光诱导相变过程的动力学特性,同时在连续介质层面考虑自由载流子的影响——这些载流子在激光短脉冲与金属相互作用过程中起决定性作用。我们的模拟结果阐明了可能解释实验观测数据的机制,包括存在两种尺寸分布的纳米颗粒群体(小尺寸群平均粒径5-15纳米,大尺寸群达数十纳米)。所形成的纳米颗粒在能源、催化和医疗健康等领域具有重要应用价值。
关键词: 金属纳米粒子、飞秒激光烧蚀、双纳米粒子分布、液体中脉冲激光烧蚀
更新于2025-09-16 10:30:52
-
集成光子学中飞秒激光烧蚀光学薄膜的现象学研究
摘要: 在这项工作中,我们提出了一种通过飞秒激光烧蚀在PLZT薄膜上制备脊形光波导的可靠方法。为获得保证良好光学性能的平滑导光结构,我们研究了不同飞秒激光加工运动条件下烧蚀阈值的特性,并探索了多种能量密度下的不同烧蚀模式。此外,我们通过单次和多次扫描对波导进行散射损耗模态分析,表征了脊形波导的形貌和粗糙度。本文提出了一种创新的现象学模型,用于描述侧壁粗糙度与工艺参数的关系。采用这种方法,可以将平滑导光结构的制造方法通过飞秒微加工扩展到多种光学薄膜,从而制备适用于不同技术应用的集成光子器件。
关键词: 薄膜、集成光子学、激光材料加工、光波导、飞秒激光烧蚀
更新于2025-09-16 10:30:52
-
基于化学成分分析预测飞秒激光对人牙的消融参数
摘要: 基于激光的牙齿预备是牙科领域一项新兴的非侵入性技术。掌握激光消融参数知识对精准去除牙齿病变或受损部分至关重要。本研究采用元素分析这一新技术来确定关键激光消融参数,使临床医生能便捷获取最佳激光处理条件。为建立消融参数与牙齿元素组成的关联,预先使用正磷酸和龋齿护理凝胶处理,使牙本质和牙釉质表面产生显著元素差异。经800纳米、100飞秒钛宝石激光照射预处理后的牙釉质与牙本质表面,并通过能谱仪进行元素分析。研究发现:阈值能量密度与碳元素(C)呈负相关,与钙(Ca)和磷(P)呈正相关;而有效高斯光束半径及有效能量穿透深度则呈现相反相关性。钙、磷和碳元素与所有消融参数均呈现良好线性关系。尽管碳元素灵敏度较高,但钙和磷可作为预测激光消融参数最可靠的指标。该方法通过化学成分的无损评估(即使面对牙齿复杂情况如年龄、性别和种族差异),为优化激光参数提供了简便直接的解决方案。本质上,采用合适探针进行化学成分分析将提升激光手术精度并减少临床治疗中的组织损伤。
关键词: 牙本质,飞秒激光烧蚀,牙釉质,牙齿成分分析,烧蚀参数
更新于2025-09-12 10:27:22
-
飞秒激光羽流中的多电荷碳离子发射
摘要: 研究了飞秒激光烧蚀玻璃碳靶产生的碳离子发射。实验采用钛宝石激光器(脉宽τ约150飞秒,波长λ=800纳米,激光能量密度F≤6.4焦耳/平方厘米)烧蚀碳靶,并通过配备三栅减速场分析器的飞行时间探测器检测离子发射。观测到激光脉冲能量密度对碳离子产额具有显著影响,最高检测到C6+离子。将碳离子飞行时间信号拟合为偏移麦克斯韦-玻尔兹曼分布,由此推算出有效等离子体离子温度Tieff=6.9电子伏特。沿等离子体膨胀方向施加外电场可增强离子提取,这可能是由于等离子体-真空边界的逆向运动所致。
关键词: 飞秒激光烧蚀、飞行时间、等离子体离子温度、碳多电荷离子、偏移麦克斯韦-玻尔兹曼分布
更新于2025-09-12 10:27:22
-
通过激光烧蚀纳米加工促进目标晶面的生长
摘要: 晶体形貌控制是晶体产品多种应用中不可或缺的环节。然而通过传统调节环境条件(温度、添加剂等)的方法往往难以获得理想晶形。近期我们创新性地开发出一种时空控制蛋白质与氨基酸晶体生长的方法——通过飞秒(fs)激光烧蚀局部改变化晶体结构(如形成螺位错)。本研究为阐明最小损伤条件下控制单晶形貌的适宜激光参数,首先系统考察了脉冲持续时间对L-苯丙氨酸(L-Phe)激光烧蚀及晶体生长的影响。利用可调谐脉冲持续时间(fs至纳秒ns级)的激光系统,发现飞秒激光烧蚀能实现直径小于衍射极限的纳米级精密蚀刻。通过这种飞秒激光纳米加工技术促进目标晶面生长,我们成功制备出传统结晶方法难以获得的L-Phe块状晶体。
关键词: L-苯丙氨酸、纳米加工、单晶生长、晶体形貌控制、飞秒激光烧蚀
更新于2025-09-11 14:15:04
-
[美国激光学会ICALEO? 2016:第35届激光与电光应用国际会议 - 美国加利福尼亚州圣地亚哥(2016年10月16-20日)] 激光与电光应用国际会议 - 石墨烯微纳加工的选择性飞秒激光烧蚀技术
摘要: 由于石墨烯具有卓越的电学特性,其清洁且定义明确的微结构在多样化应用中的需求日益增长。然而,这类微结构石墨烯的制备面临操作和加工难题。飞秒激光是实现可控烧蚀及图案化加工的多功能工具。本文采用钛宝石激光器(λ=800 nm,τ=40 fs)对硅基底上300 nm厚热氧化硅层表面的单层石墨烯进行选择性烧蚀与功能化研究。我们考察了0.9-2.2 J/cm2能量密度范围内激光烧蚀形成的石墨烯微图案,发现略低于烧蚀阈值时即可实现石墨烯层功能化,图案化分辨率可达微米级。为研究烧蚀边缘石墨烯氧化效应,实验分别在常压惰性气体环境下进行。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜评估石墨烯辐照区域形貌,拉曼光谱确认石墨烯完全去除。研究表明飞秒激光烧蚀是直接在石墨烯单层上制备微图案(如薄膜晶体管电极等潜在应用)的有效方法。
关键词: 选择性烧蚀、功能化、飞秒激光烧蚀、微图案化、石墨烯
更新于2025-09-11 14:15:04