Στον τομέα της επεξεργασίας υλικού Laser Ultrafast, ο ακραίος έλεγχος της κλίμακας επεξεργασίας ήταν πάντα μία από τις βασικές προκλήσεις στον τομέα. Με την ανάπτυξη βάθους IN - της τεχνολογίας επεξεργασίας λέιζερ νανοκλίμακας, το εγγενές όριο προβλήματος της επεξεργασίας με λέιζερ έχει γίνει ένα όριο που προκαλεί ανησυχία στην ακαδημαϊκή κοινότητα. Λαμβάνοντας υπόψη τον περιορισμό του εστιακού σημείου λέιζερ που προκαλείται από το φαινόμενο περίθλασης, το κλειδί για την επίτευξη σούπερ - νανοσωματιδίων διάθλασης είναι να χρησιμοποιεί το πεδίο Laser {}} πεδίου. Ως εκ τούτου, η ρύθμιση της συμπεριφοράς των λέιζερ στο μακρινό πεδίο και κοντά στο πεδίο δεν αναμένεται μόνο να σπάσει το παραδοσιακό όριο οπτικής περίθλασης και να επιτύχει την υπερηχητική τροποποίηση του υλικού νανοσωματιδίων, αλλά και να επιτευχθεί μια πρωτοφανής ανάλυση αρκετών νανομέτρων, ανοίγοντας μια νέα διαδρομή για οπτικά μέσα για να επιτευχθεί ατομική ακρίβεια επεξεργασίας επιπέδου.
Στο έγγραφο "Υψηλή αναλογία υψηλής διαστάσεων Laser Laser Extreme νανοδομών επεξεργασίας γυάλινων υλικών πέρα από το λ/100" που θα δημοσιευθεί στο Ultrafast Science, μια κοινή ομάδα καθηγητή Cheng Guanghua από το Northwestern Polytechnical University και τον ερευνητή Razvan Stoian από το Hubert Curien Laboratory του Γαλλικού Κέντρου για την Επιστημονική Έρευνα μπορεί να είναι χαμηλότερο από το 1/100 του μήκους κύματος κοντά - υπέρυθρων λέιζερ υπερύθρων, φθάνοντας στο επίπεδο νανομέτρου και μπορεί να διατηρήσει αυτό το μέγεθος χαρακτηριστικών στην κατεύθυνση βάθους των δεκάδων μικρών. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιεί ένα μη - σφιχτά εστιασμένο μακρύ - εστίαση βαθιά μη - δέσμη διάθλασης για να προκαλέσει κοντά - πεδίο νανοκλίμακα υλικού, δημιουργώντας έτσι έναν μηχανισμό κοπής υλικού νανοκλίμακας. Αυτή η εξαιρετικά γρήγορη τεχνολογία νανοσωματιδίων με λέιζερ έχει διαφοροποιημένες προοπτικές εφαρμογής σε δύο - διαστάσεων και τρία - διαστασιακά επίπεδα, που καλύπτουν πολλαπλά πεδία όπως φωτονική, κβαντική πληροφορία, τεχνολογία ανίχνευσης και ακόμη και βιομερή.
Τα σχετικά αποτελέσματα ερευνών δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο περιοδικό Science Partner Journal Ultrafast Science με τον τίτλο "Ultrafast Laser High - Aspect - Ακραία νανοδομή του γυαλιού πέρα από το λ/100".
Ερευνητική ανασκόπηση
Το αρχικό σχηματικό διάγραμμα του μη - διάθλασης Ultrafast Bessel δέσμη άμεσης γραφής νανοποριακών δομών και νανοσωματιδίων με πλάτος γραμμής 10nm σε γυαλί χαλαζία εμφανίζεται στο σχήμα 1. κλίση, η οποία μπορεί να παράγει ισχυρή διασπορά του πεδίου Laser Laser. Το πλησίον του πεδίου περιέχει δύο βασικά στοιχεία: ένα εξάρτημα επιφάνειας πεδίου κοντά - και ένα εσωτερικό στοιχείο κοντά - με παρόμοια χαρακτηριστικά διανομής. Στην κατεύθυνση κάθετη προς την πόλωση λέιζερ, η κατανομή έντασης πεδίου - δείχνει ένα χαρακτηριστικό βελτίωσης πεδίου καλύτερης από 50%. Ωστόσο, προς την κατεύθυνση παράλληλη με την πόλωση του λέιζερ, η κατανομή της έντασης πεδίου - δείχνει μια σημαντική εξασθένηση, η οποία καταστέλλει αποτελεσματικά το λέιζερ - αλληλεπίδραση ύλης προς αυτή την κατεύθυνση. Αυτή η ασύμμετρη κοντά - λειτουργία κατανομής πεδίου θα ενισχυθεί περαιτέρω κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σάρωσης της αλληλουχίας παλμών λέιζερ και μέσω της συνεχούς εξέλιξης θα προωθήσει την επέκταση της δομής των πόρων προς την κατεύθυνση κάθετη προς την πόλωση του λέιζερ. Ως εκ τούτου, αυτός ο μηχανισμός δείχνει τη σκοπιμότητα της ακραίας επεξεργασίας νανοκλίμακας μέσω ασθενώς συγκλίνουσαν μεγάλα εστιακά σημεία.
Εικόνα 1: (α) Σταυρός - Τμήμα ενός τυπικού νανοποριακού που προκαλείται σε Fused Silica από μια ασθενώς συγκλίνουσα ενιαία - παλμό non - διάθλημα Gauss - bessel beam. Αυτές οι δομές πόρων μπορούν να επεκταθούν στην πίσω επιφάνεια του δείγματος. Αυτή η δομή των πόρων μπορεί να προκληθεί κάτω από ένα σχετικά ευρύ φάσμα γωνιών κώνου, πλάτους παλμών και μήκους κύματος λέιζερ. Αυτή η οπή νανοσεπτίσεων θα παράγει μια σημαντική - διαμόρφωση πεδίου του πεδίου προσπίπτοντος λέιζερ, έτσι ώστε η ένταση του πεδίου στην περιοχή που δίπλα στην νανοθεία να αυξάνεται σημαντικά προς την κατεύθυνση κάθετη προς την πόλωση του λέιζερ και αυτό το χαρακτηριστικό πάντα υπάρχει κατά μήκος της κατεύθυνσης του βάθους της νανοθερμού. (β) Χρησιμοποιώντας ένα εξαιρετικά γρήγορο λέιζερ με μήκος κύματος 1030nm και πλάτος παλμού 2PS και ρυθμό επανάληψης 333kHz, ένα nanowire με πλάτος περίπου 15nm γράφτηκε με ταχύτητα 1,2mm/s.
Προκειμένου να μελετηθεί ο μηχανισμός επεξεργασίας ακραίων νανοσωλήνων κλίμακας κάτω από τη δράση πολλαπλών παλμών, αυτό το έργο δημιούργησε ένα μοντέλο πεδίου πολλαπλών - φυσικής κάτω από τη σωρευτική δράση πολλαπλών παλμών. Έτσι, αναλύονται η διαδικασία εναπόθεσης ενέργειας και θερμότητας όταν αναλύονται διαφορετικοί παλμοί χρονισμού στο υλικό κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κίνησης εστίασης. Από τη μη γραμμική κατανομή εναπόθεσης ενέργειας λέιζερ, μπορεί να ληφθεί ότι στην περιοχή ενίσχυσης του πεδίου που προκαλείται από τη διασπορά της δομής των πόρων, η τοπική θερμοκρασία που προκαλείται από την εναπόθεση ενέργειας λέιζερ μπορεί να φτάσει πάνω από 3000K, η οποία αρκεί για να προκαλέσει ένα φαινόμενο παρόμοιο με την αφαίρεση επιφάνειας λέιζερ στο εσωτερικό τοίχωμα του nano {6} βαθιά οπή. Ως αποτέλεσμα, όταν συσσωρεύονται πολλαπλοί παλμοί, το τοπικά ενισχυμένο κοντά - μπροστά πεδίο συνεχώς διαβρώνει το εσωτερικό τοίχωμα του Nano - βαθιά οπή, σχηματίζοντας έτσι ένα νανο- βαθιά δομή αυλάκωσης. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επεξεργασίας νανογολούτων, το πλάτος αυλάκωσης δείχνει μια τάση μείωσης με την αύξηση της πυκνότητας της γραμμής παλμού εναπόθεσης. Δεδομένου ότι η αφαίρεση και η επέκταση της νανογόνου προέρχονται κυρίως από το προσκήνιο του ενισχυμένου κοντά στο πεδίο, το οποίο έχει υψηλότερο χωρικό εντοπισμό, το πλάτος της νανογονικής που γράφτηκε από το εξαιρετικά γρήγορο λέιζερ μπορεί να είναι ακόμη μικρότερο από τη διάμετρο του scatterer δομής εκκίνησης.
Εικόνα 2: (α) Επιφάνεια και (β) Σταυρός βάθους - Τμήμα σάρωσης ηλεκτρονίων μικροφώνων της νανογλοίας που γράφτηκε από το Ultrafast Laser στην πίσω επιφάνεια του δείγματος. Όταν η εστίαση του λέιζερ μετακινείται κάθετα προς την κατεύθυνση πόλωσης λέιζερ, η (C) μη γραμμική ροή λέιζερ και (δ) κατανομή θερμοκρασίας της πίσω επιφάνειας του δείγματος που ενεργεί με διαφορετικούς παλμούς χρόνου. (ε) Κατανομή μη γραμμικής ροής λέιζερ στη διατομή βάθους όταν το εξαιρετικά γρήγορο λέιζερ δρα στο Nano - βαθιά οπή.
