در زمینه پردازش مواد لیزر Ultrafast ، کنترل شدید مقیاس پردازش همیشه یکی از چالش های اصلی در این زمینه بوده است. با توسعه عمق - توسعه فناوری پردازش لیزر نانو ، مشکل حد ذاتی پردازش لیزر به یک موضوع مرزی نگرانی در جامعه دانشگاهی تبدیل شده است. با توجه به محدودیت نقطه کانونی لیزر ناشی از اثر پراش ، کلید دستیابی به سوپر - نانوذرات پراش استفاده از لیزر 4}}} self {- مونتاژ شده برای تبدیل لیزر به دور -} radiation fird بنابراین ، تنظیم رفتار لیزرها در میدان دور و در نزدیکی میدان نه تنها انتظار می رود که از حد پراش نوری سنتی عبور کند و به اصلاح مواد Ultrafast نانو تبدیل شود ، بلکه برای دستیابی به وضوح بی سابقه از چندین نانومتر ، باز کردن مسیر جدیدی برای وسایل نوری برای دستیابی به صحت پردازش سطح-.
در مقاله "لیزر ultrafast نسبت ابعاد بالا ، پردازش نانوساختار شدید مواد شیشه ای فراتر از λ/100" که در علوم Ultrafast منتشر می شود ، یک تیم مشترک از استادان Cheng Guanghua از دانشگاه پلی تکنیک شمال غربی و محقق Razvan Stoian از Hubert Curien Laboratory Curien} Technology Textronmation LaSer Resporting Resporting Resporting Breakthrough Resporting Activor پایین تر از 1/100 از طول موج نزدیک لیزرهای Ultrafast مادون قرمز نزدیک {{4} ، به سطح نانومتر برسید و می تواند این اندازه ویژگی را در جهت عمق ده ها میکرون حفظ کند. این فناوری از یک-} محکم متمرکز شده-} تمرکز عمیق غیر-}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} را القا می کند تا در نزدیکی - فرسایش مواد نانو مزرعه میدانی را ایجاد کند ، از این طریق یک مکانیسم برش مواد نانو ایجاد می کند. این فن آوری نانوذرات شدید لیزر فوق العاده ، چشم انداز کاربردی متنوع را در دو سطح بعدی-}}-} ابعادی ، پوشش می دهد که شامل چندین زمینه مانند فوتونیک ، اطلاعات کوانتومی ، فناوری سنجش و حتی زیست پزشکی است.
نتایج تحقیقاتی مربوطه اخیراً در مجله Science Partner Journal Ultrafast Science با عنوان "ultrafast laser high - جنبه {{1} نسبت نانوساختار شدید شیشه فراتر از λ/100" منتشر شده است.
بررسی تحقیق
نمودار اصلی شماتیک غیر - پراکندگی پرتو Bessel ultrafast bessel نوشتن ساختار نانوذرات و نانوسیم ها با عرض خط 10 نانومتر روی شیشه کوارتز نشان داده شده است. شیب شاخص ، که می تواند پراکندگی قوی از میدان لیزر Ultrafast ایجاد کند. میدان نزدیک آن شامل دو مؤلفه اصلی است: یک مؤلفه سطح میدان نزدیک - و یک مؤلفه میدانی در نزدیکی - با ویژگی های توزیع مشابه. در جهت عمود بر قطبش لیزر ، توزیع شدت میدان نزدیک- نزدیک یک ویژگی تقویت میدان بهتر از 50 ٪ را نشان می دهد. با این حال ، در جهت موازی با قطبش لیزر ، توزیع شدت میدان نزدیک- نزدیک می تواند میرایی قابل توجهی را نشان می دهد ، که به طور مؤثر لیزر {13} تعامل ماده را در این جهت سرکوب می کند. این ویژگی توزیع نامتقارن نزدیک-} در طی فرآیند اسکن دنباله پالس لیزر افزایش می یابد و از طریق تکامل مداوم ، گسترش ساختار منافذ را در جهت عمود بر قطبش لیزر ترویج می کند. بنابراین ، این مکانیسم امکان پردازش شدید نانو از طریق نقاط کانونی بزرگ ضعیف را نشان می دهد.
شکل 1: (a) Cross- بخش از یک نانوپور معمولی ناشی از سیلیس ذوب شده توسط یک تک آهنگ ضعیف - non - gauss پراکنده-} bessel پرتو. این ساختارهای منافذ می توانند تا سطح پشت نمونه گسترش یابد. این ساختار منافذ می تواند تحت طیف وسیعی از زاویه های مخروطی ، عرض پالس و طول موج لیزر القا شود. این سوراخ Nanodeep یک مدولاسیون میدانی در نزدیکی {{8} قابل توجه از میدان لیزر حادثه ایجاد می کند ، به طوری که شدت میدان در منطقه مجاور نانوهول به طور قابل توجهی در جهت عمود بر قطبش لیزر افزایش می یابد ، و این ویژگی همیشه در امتداد عمق نانوهول وجود دارد. (ب) با استفاده از لیزر فوق العاده سریع با طول موج 1030 نانومتر و عرض پالس 2PS و میزان تکرار 333kHz ، یک نانوسیم با عرض حدود 15 نانومتر با سرعت 1.2 میلی متر در ثانیه نوشته شده است.
به منظور مطالعه مکانیسم پردازش نانوگوشهای مقیاس شدید - تحت عمل پالس های متعدد ، این کار یک مدل میدان فیزیک چند- تحت عمل تجمعی پالس های متعدد ساخته شده است. بنابراین ، رسوب انرژی و فرآیند تبدیل گرما هنگامی که پالس های زمان بندی مختلف بر روی مواد در طی فرآیند حرکت تمرکز عمل می کنند ، تجزیه و تحلیل می شوند. از توزیع انرژی لیزر غیرخطی ، می توان به دست آورد که در نزدیکی - منطقه تقویت میدان ناشی از پراکندگی ساختار منافذ ، دمای محلی ناشی از رسوب انرژی لیزر می تواند به بیش از 3000K برسد ، که برای القاء یک پدیده مشابه با چرمی لیزر در دیواره داخلی Nano {Nano {Nano {Nano {nano { در نتیجه ، هنگامی که پالس های متعدد جمع می شوند ، جبهه میدان محلی در نزدیکی - به طور مداوم دیواره داخلی نانو- سوراخ عمیق را از بین می برد و از این طریق یک نانو- ساختار شیار عمیق تشکیل می دهد. در طی فرآیند پردازش نانوگوش ، عرض شیار روند کاهش با افزایش چگالی خط پالس رسوب را نشان می دهد. از آنجا که فرسایش و انبساط نانوگرافی عمدتاً از خط مقدم پیشرفته در نزدیکی مزرعه سرچشمه می گیرد ، که دارای محلی سازی مکانی بالاتری است ، عرض نانوگرافی که توسط لیزر Ultrafast نوشته شده است حتی می تواند کوچکتر از قطر ساختار منافذ شروع پراکنده باشد.
شکل 2: (الف) سطح و (ب) صلیب عمق -} بخش اسکن میکروگرافهای الکترونی نانوروو که توسط لیزر Ultrafast در سطح پشتی نمونه نوشته شده است. هنگامی که فوکوس لیزر عمود بر جهت قطبش لیزر حرکت می کند ، (ج) شار لیزر غیرخطی و (د) توزیع دما از سطح پشت نمونه نمونه که توسط پالس های مختلف انجام می شود. (ه) توزیع شار لیزر غیرخطی در قسمت مقطع عمق هنگامی که لیزر ultrafast روی سوراخ عمیق nano - عمل می کند.
