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利用SLM辅助纳秒激光技术制备铬薄膜上的杂化周期微结构 论文信息 本文提出了一种利用空间光调制器（SLM）辅助1064nm纳秒激光器制备不同厚度铬（Cr）薄膜上的不同杂化周期结构的有效技术。对于1000nm的Cr薄膜，通过将SLM生成的周期调制光栅（MG）与激光诱导的周期表面结构（LIPSS）相结合，可以制备出规则的双尺度MG-LIPSS，其形态特征受激光通量、有效脉冲数和MG周期控制。由于MG和LIPSS的衍射效应，MG-LIPSS图案表面表现出生动的各向异性结构颜色。与MG-LIPSS相比，由于更薄的薄膜具有更显著的热应力，因此在200nm的Cr薄膜上形成了由MG和裂纹（MGC）组成的复杂的周期结构。虽然MGC的裂纹是随机分布的，但MGC具有一定透光率的长阶特性，可以作为具有衍射效应的[color=var(--weui-LINK)]透射光栅。这些结果表明，基于SLM的光场调制激光加工为在Cr薄膜上制备大面积周期结构提供了一种高效、经济、可控的方法。此外，薄膜厚度的变化可以用于探索具有特定性能的混合微观结构，从而用于不同的应用，如光学元件和防伪措施等。 部分实验过程及实验结果 光源采用商业纳秒激光器，提供1064nm、50ns的线偏振[color=var(--weui-LINK)]脉冲激光，实验时重频设置为3kHz，对应的激光器最大输出功率为0.45W。激光器出射的光通过4×扩束镜，从而使光斑充满液晶光阀靶面，实验中使用的是相位型空间光调制器（FSLM-2K70-VIS），像素大小为8um，分辨率为1920×1080。经空间光调制器调制后通过透镜作用在样品上，通过CCD实时监测加工过程，确保样品表面始终在加工平面。采用Gerchberg Saxton算法生成全息图。 图1 (a)实验装置(相位型空间光调制器，型号：FSLM-2K70-VIS)；(b)原始光束和调光束。 图2 1000nmCr薄膜随着激光通量的增加，MG-LIPSS在4个不同的调制周期Γ下形成的MG-LIPSS的SEM形貌。比例尺：5 μm。 图3 (a)-(c) 1000nmCr薄膜在不同有效脉冲数下形成的MG-LIPSS的扫描电镜形貌。比例尺：5 μm。 图4 (a)0.27J/cm²和(e)0.32 J/cm²分别对应不同激光照射下MG-LIPSS结构的AFM测量。(b)和(f)分别对应于(a)和(e)的SEM图像的二维快速傅里叶变换。(c)和(d)对应于(a)的MG-LIPSS的LIPSS和MG横截面的二维图。(g)和(h)对应于(e)的MG-LIPSS的LIPSS和MG横截面的二维图。比例尺：5 μm。 图5 (a-b)在不同位置的两个不同激光通量F下制备的MG-LIPSS的微拉曼光谱。(c-f)在不同激光通量F下制备的MG-LIPSS的EDS结果（收集点位于图中红色标记处）。比例尺：5 μm。 图6 对于200nm的Cr薄膜，在不同加工条件下形成的MGC的扫描电镜形貌。(a) Γ2=8 μm，F=0.16 J/cm²。(b) Γ3=9 μm，F=0.16 J/ cm²。(c) Γ4=13 μm，F=0.16 J/cm²。(d) Γ4= 13 μm，F=0.30 J/cm²。比例尺：5 μm。 图7 MG-LIPSS的彩虹结构颜色。(a)在1000nmCr薄膜上形成的MG-LIPSS混合周期结构的白光衍射示意图，由LIPSS和MG分别在两个正交方向上产生彩虹结构颜色。(b)“中山大学”的汉字图案用1000nm的Cr涂覆在直径为100 mm的玻璃晶片上。(c)处理后的样品。(d)和(e)分别对“中山大学”图案和龙图案进行着色。(f)和(g)MG-LIPSS“3″为对不同观察角度的彩虹色结构颜色的不同呈现。比例尺：5mm。 本实验中所采用空间光调制器的参数规格如下：
为进一步延伸空间光调制器在工业方面的应用，特研制推出高损伤、方形大靶面空间光调制器：
写在最后随着激光加工技术的深入发展和对高精度、高效率加工指标需求的增加，空间光调制器作为一种关键的光学元器件，将发挥着重要作用。空间光调制器在激光加工中的应用并不局限于单一的技术领域，其广泛的应用前景涵盖了多个领域，例如工业制造、科学研究、光电子学等，为激光加工技术的进步和创新提供了强大的支持和推动力，有望推动激光加工技术向更高级、更复杂的方向发展。 文章链接：https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2024.108216 分享到：
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