超快激光高纵横比极端纳米结构化玻璃超越{\lambda}/100
光学
2025-04-18 v1
摘要
极限特征尺寸是 ultrafast 激光材料加工中的关键因素。显著超过光学限制并实现低于100nm的结构化对于将 ultrafast 处理推向矿物学领域至关重要。要实现这一目标，必须同时控制光学近场和材料反应，同时保持与成熟激光工艺兼容的长工作距离。本文使用亚皮秒和皮秒非衍射 Bessel 光束，演示了在焦深数μm范围内实现 unprecedented 特征尺寸(小于1μm入射波长的百分之几)。记录的特征尺寸可达7nm，源于由远场辐射在背面照明几何中诱导的腔体中产生的近场光分量。这是一种沿激光扫描与入射场方向垂直的nm 间距的自生成近场 evanescent 组件，驱动局部热加工，形成超分辨率激光结构化过程。近场图案具有高度鲁棒性，向10nm级纳米书写工具迈进，该工具由μm级激光笔实现。该过程可由场方向控制。非衍射照射在聚焦长度内产生 evanescent 场，导致nm 级截面和μm 深度的高纵横比沟槽化。更高能量剂量触发空间调制散射中种子的自组织，类似于光学模型锁定。预测的多脉冲仿真方法验证了远场诱导的近场电磁场导致空洞纳米通道生长和复制的情景，指明了表面和深度上的加工范围和分辨率。
关键词
引用
@article{arxiv.2504.12756,
title = {Ultrafast laser high-aspect-ratio extreme nanostructuring of glass beyond {\lambda}/100},
author = {G. Zhang and A. Rudenko and R. Stoian and G. Cheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.12756},
year = {2025}
}