固体表面飞秒激光诱导周期性亚波长结构的机制：表面双等离激元共振

我们提出，飞秒激光辐照金属表面产生的电子等离子体薄层中的表面双等离激元共振（STPR）是周期性亚波长波纹结构的自形成机制。由共振双等离激元波形成的过密电子峰将束缚离子拉出金属表面，从而STPR的波图案通过由电荷分离诱导的强静电场引起的库仑烧蚀（移除）被“刻蚀”在表面上。为验证STPR模型，我们采用两束具有垂直偏振的激光进行了类比刻蚀实验。结果明确显示STPR的两种波图案独立地刻蚀在目标表面的曝光区域上。烧蚀动力学的时间尺度与超快相互作用中的电子温度也分别通过时间分辨光谱实验和数值模拟得到验证。本模型能够自洽地解释亚波长波纹结构的形成，即使其空间周期短于激光波长的一半，从而为理解超快激光-固体相互作用提供了启示。