单飞秒激光脉冲与云母的相互作用
材料科学
2020-03-11 v1 应用物理
光学
摘要
超快飞秒激光脉冲与介电材料的相互作用表明，相较于金属和半导体，其在激光烧蚀等激光材料改性方面需要显著更高的激光能量密度阈值。介电材料的例子有石英和蓝宝石等晶体材料以及非晶玻璃。研究发现，在线性吸收可忽略的波长下，飞秒激光脉冲与介电材料之间的相互作用较弱，因此通常使用多脉冲辐照以观察显著且可量化的效应。本研究中介电材料为层状天然矿物白云母，一种化学式为 KAl_2 (Si_3 Al) O_10 (OH)_2 的云母。新解理的白云母广泛用于技术和科学应用，包括作为电子学中的绝缘材料和作为超平超净基底。研究发现，单个波长约 800 nm、光斑尺寸约 6 微米、脉宽约 150 fs 的激光脉冲会根据单脉冲能量密度系统地产生一系列激光改性形貌，包括体材料去除。该飞秒激光脉冲/材料的相互作用在给定的能量密度下强于标准介电材料的预期。我们使用光学表面轮廓术和场发射扫描电子显微镜（FESEM）来表征这些形貌。两种技术结果的对比支持使用光学表面轮廓术来表征材料改性，尽管其横向分辨率相较于 FESEM 存在局限。天然白云母的层间矿物水含量被提出作为云母在单个 800 nm 飞秒激光脉冲辐照下表现不同于标准介电材料的主要原因。
引用
@article{arxiv.1909.02113,
title = {Single femtosecond laser pulse interaction with mica},
author = {Saurabh Awasthi and Douglas J. Little and A. Fuerbach and D. M. Kane},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.02113},
year = {2020}
}