Äärimmäisen lasermateriaalin käsittelyn alalla prosessointiasteikon äärimmäinen hallinta on aina ollut yksi kentän keskeisistä haasteista. Nanomittakaavan laserprosessointitekniikan - syvyyskehitys laserprosessoinnin luontaisesta raja -ongelmasta on tullut huolestuttava akateemisessa yhteisössä. Kun otetaan huomioon diffraktiovaikutuksen aiheuttama laserfokuspisteen rajoitus, avain super - diffraktion nanoprocessingin saavuttamiseen on käyttää laseria - indusoimia itse - koottuja sirottimia muuntaakseen laser Far - kenttäsäteilyn läheisyyteen - kenttäkomponentit. Siksi laserien käyttäytymisen säätelemisen kaukaisella kentällä ja lähellä kentällä ei vain odoteta murtuvan perinteisen optisen diffraktiorajan läpi ja saavuttavan nanomittakaavan ultraopea materiaalin muuttaminen, vaan myös useiden nanometrien ennennäkemättömän resoluution saavuttamiseksi, avaamalla uuden polun optisille keinoille atomi -- tason prosessoinnin tarkkuuden saavuttamiseksi.
Artikkelissa "ultraopea laser korkea kuvasuhde äärimmäinen nanorakenteen prosessointi lasimateriaalien ulkopuolelle λ/100" julkaistaan Ultrapast Science -tapahtumassa, joka on professori Cheng Guanghua -yhteyden yhteisryhmä ja tutkija Razvan Stoian, Hubert Curienin laboratorio, joka on Backthrough Laser Procession Technology {1 Alempi kuin 1/100 lähes - infrapunaalien ultrasteroiden aallonpituudesta, saavuttaen nanometrin tason ja pystyy ylläpitämään tämän ominaisuuden koon kymmenien mikronien syvyyteen. Tämä tekniikka käyttää ei -- tiiviisti keskittynyttä pitkää - fokussyvää non - diffraktiosäde indusoimaan - kentän nanomittakaavan materiaalin ablaatiota, siten nanomittakaavan materiaalileikkausmekanismin. Tällä ultra -opimuksella Laser Extreme -nanoprosessointitekniikka on monipuolistanut sovellusmahdollisuuksia kahdessa - ulottuvuudessa ja kolmessa - mittatasolla, joka kattaa useita kenttiä, kuten fotoniikkaa, kvanttitietoa, tunnistustekniikkaa ja jopa biolääketieteen.
Asiaankuuluvat tutkimustulokset julkaistiin äskettäin Science Partner Journal -lehdessä Ultrapast Science nimellä "Ultra -Fast Laser High - näkökulma - Suhteen suhteen lasin äärimmäinen nanorakente λ/100".
Tutkimuskatsaus
Ei - diffraktion ultraplantin bessel -palkkien suoran kirjoittamisen nanoporooristen rakenteen sirottimien ja nano -reunojen periaatteellisesta kaaviosta, jonka linjan leveys on 10Nm kvartsilasilla, on esitetty kuvassa 1. Yhden -} -pulssin -}}}}}}}}}}}}}} diffraktio -bess -bEST -indeksin indeksin aiheuttama {{3} Gradientti, joka voi tuottaa voimakkaan ultraopean laserkentän sironnan. Sen lähellä oleva kenttä sisältää kaksi pääkomponenttia: lähellä - kenttäpintakomponenttia ja sisäinen lähellä - -kenttäkomponenttia, jolla on samanlaiset jakautumisominaisuudet. Laserpolarisaatioon nähden kohtisuorassa suunnassa - kentän voimakkuusjakauma näyttää kentänparannusominaisuuden, joka on parempi kuin 50%. Kuitenkin laserpolarisaation suuntainen suunnassa - kentän voimakkuusjakauma osoittaa kuitenkin merkittävän vaimennuksen, joka tukahduttaa laserin {- aineen vuorovaikutuksen tähän suuntaan. Tätä epäsymmetristä lähellä - -kentän jakautumisominaisuutta parannetaan edelleen laserpulssisekvenssin skannausprosessin aikana, ja jatkuvan evoluution avulla se edistää huokosrakenteen laajennusta kohtisuoraan laserpolarisaatioon. Siksi tämä mekanismi osoittaa äärimmäisen nanomittakaavan prosessoinnin toteutettavuuden heikosti lähentyneiden suurten polttokohteiden kautta.
Kuva 1: (a) Cross - -osa tyypillisestä nanoporesta, joka on indusoitunut sulatettuun piidioksidiin heikosti konvergoitulla yksittäisellä - pulssilla - Gauss - bessel -säteen. Nämä huokosrakenteet voivat ulottua näytteen takapintaan. Tämä huokosrakenne voidaan indusoida suhteellisen laajalla kartiokulmien, pulssin leveyksillä ja laseraallonpituuksilla. Tämä nanodeep -reikä tuottaa merkittävän lähellä - -kentän modulaatiota tulevan laserkentän, niin että nanoholin vieressä olevan alueen kentän voimakkuus lisääntyy merkittävästi laserpolarisaation suuntaan, ja tämä ominaisuus esiintyy aina nanoholin syvyyssuuntaan. (b) Käyttämällä ultraopeaa laseria, jonka aallonpituus on 1030 nm ja pulssin leveys 2PS ja toistonopeus 333 kHz, nanowire, jonka leveys oli noin 15 nm, nopeudella 1,2 mm/s.
Äärimmäisten -}}}}}}}}}}} nanogrooves -prosessointimekanismin tutkimiseksi useiden pulssien toiminnassa tämä työ rakensi multi - fysiikan kenttämallin useiden pulssien kumulatiivisen toiminnan alla. Siten energian laskeutumis- ja lämmönmuuntamisprosessi, kun eri ajoituspulssit vaikuttavat materiaaliin tarkennusliikeprosessin aikana. Epälineaarisesta laserenergian laskeutumisjakaumasta voidaan saada, että lähellä -} kenttäparannusalueella, joka indusoi huokosrakenteen sironnan, laserenergian laskeutumisen aiheuttama paikallinen lämpötila voi saavuttaa yli 3000K: n, mikä riittää indusoimaan ilmiön, joka on samanlainen kuin laserpinta -ablaatiossa nano -} -reiän seinällä. Seurauksena on, että kun useita pulsseja kerääntyy, paikallisesti parannettu lähellä - -kentän etuosa heikentää jatkuvasti nano - syvän reikän sisäseinää, muodostaen siten nano - syvän uran rakenteen. Nanogroove -prosessiprosessin aikana uran leveys osoittaa suuntauksen vähentymisen lisääntyessä laskeutumispulssilinjan tiheyden lisääntyessä. Koska nanogrooven ablaatio ja laajeneminen johtuvat pääasiassa parannettujen kentän eturintamasta, jolla on korkeampi alueellinen lokalisointi, ultra -opimuksen laserin kirjoittaman nanogrooven leveys voi olla jopa pienempi kuin aloivan huokosrakenteen sirottimen halkaisija.
Kuva 2: (a) pinta ja (b) syvyysristi - -osan skannaava elektronimikrokuvat Nanogroove -ohjelmasta, jonka näytteen takapinnalle on kirjoittanut ultrasopin laser. Kun laserkeskeisyys siirtyy kohtisuoraan laserpolarisaatiosuuntaan nähden, (c) epälineaarinen laservirta ja (d) näytteen takapinnan lämpötilan jakautuminen eri ajan pulsseihin. (E) Epälineaarinen laservuon jakauma syvyyden poikkileikkauksessa, kun ultrasilaseri toimii nano - syvään reikään.
