多脉冲超快激光烧蚀中散裂的失效
光学
2026-04-16 v1 材料科学
摘要
接近损伤阈值的金属超短脉冲激光烧蚀由均匀散裂主导，其中拉伸卸载释放出纳米厚的液膜，其光学特征是在泵浦-探测实验中随时间演变的同心牛顿环。这一公认的图像几乎完全基于在理想平坦表面上获得的单脉冲结果，然而面向应用的处理总是在多脉冲状态下进行，其中每个脉冲照射一个被先前脉冲逐步修改的表面。均匀散裂在这些条件下是否持续存在一直是一个悬而未决的问题。在这里，我们使用逐脉冲应用于奥氏体不锈钢的时间分辨泵浦-探测干涉测量法解决了这个问题。我们表明，均匀散裂主导第一个脉冲，而其贡献在第二个脉冲时显著减少。到第三个脉冲时，牛顿环消失，持续的表面鼓包坍塌，光学瞬态信号在第四个脉冲时完全饱和为类似相爆炸的特征。傅里叶域相干性分析排除了粗糙度引起的退相干作为光学伪影的可能性。四个独立的可观测变量，涵盖时间分辨和最终状态测量，都指向在3到4个脉冲后发生相同的转变。因此，广泛用于解释金属超短脉冲烧蚀的散裂层形成是一种单脉冲现象，而非多脉冲烧蚀机制。
引用
@article{arxiv.2604.13858,
title = {Breakdown of spallation in multi-pulse ultrafast laser ablation},
author = {David Redka and Julian Vollmann and Nicolas Thomae and Maximilian Spellauge and Heinz P. Huber},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.13858},
year = {2026}
}