01 Papye Entwodiksyon
Fim optik mens (yon sèl/milti{0}}kouch kouch oswa griyaj) yo lajman itilize nan ekspozisyon, sistèm lazè, aparèy medikal ak ayewospasyal. Mòd -bloke ak chirped pulsation anplifikasyon (CPA) teknik kondwi pikosecond/femtosecond ultrarapid lazè, byenke aplikasyon pou elaji tankou pwosesis materyèl akòz gwo pik pouvwa a, lakòz tou lazè-pwovoke domaj akòz non{{-foton tèmik{-elèktron entèraksyon (multiphoton absòpsyon, avalanch, avalanch nan pi gwo, faktè lavi, elatriye). nan eleman optik. Griyaj fim metal, ak refleksyon laj yo, yo enpòtan anpil nan senaryo tankou konpresyon batman kè lazè CPA, men rechèch ki deja egziste pa te byen envestige relasyon ki genyen ant dire batman kè (espesyalman detay yo tou pre papòt la domaj minimòm), pulsasyon miltip ak papòt domaj, ni byen konsidere kòm varyasyon nan tanporèl nan efè lokal elektrik jaden ak pwopriyete optik. Se poutèt sa, etid sa a, atravè kalkil teyorik ak eksperyans, mennen ankèt sou mekanis yo domaj nan griyaj fim aliminyòm (AMG) anba 2-15 ps picosecond iradyasyon lazè, defini papòt la domaj kòm fluence lazè minimòm ki pwovoke chanjman pèmanan mòfolojik, pandan y ap 'efè a kimilatif' refere a chanjman yo gradyèl nan materyèl repete tèmik, pwopriyete mekanik, ki te koze pa ekspoze repete.
02 Apèsi sou tèks konplè
Etid sa a konsantre sou AMG, analize sistematikman dire batman lazè pikosegond ak efè domaj kimilatif miltip pulsasyon: Premyèman, yo itilize analiz rijid -vag makonnen (RCWA) pou simulation distribisyon chan elektrik lokal la, idantifye kwen griyaj yo kòm zòn ki pi vilnerab yo; Lè sa a, de -modèl tanperati a (TTM) karakterize dinamik ultrarapid nan elektwon ak lasi, konbine avèk paramèt aliminyòm tankou chalè inaktif nan fizyon, pou predi yon sèl -batman kè ak milti- papòt domaj batman kè; eksperimantal, yon platfòm ki gen yon sistèm imaj tan reyèl -tabli pou mezire papòt domaj lè l sèvi avèk 2-15 ps lazè lajè batman ki reglabl, jwenn pi ba papòt domaj AMG a nan 10 ps (valè eksperimantal 0.0705 J/cm²), pandan w ap itilize yon to repetisyon 1 kHz ki te obsève 100010. papòt domaj la diminye progresivman ak ogmante kantite batman (tonbe a 0.0346 J/cm² nan 1000 pulsasyon), ak mòfoloji domaj la (ablation, eklatman, elatriye) vin pi mal ak pulsasyon kimilatif. Nwayo etid la se etabli yon relasyon quantitative ant paramèt batman kè (lajè batman kè, nimewo) ak domaj AMG, bay sipò teyorik ak eksperimantal pou devlopman nan kouch optik ki reziste lazè.
03 Analiz grafik
Figi 1 entwitif montre pwosesis transfè enèji debaz nan entèraksyon ki genyen ant lazè pikosecond ak griyaj fim aliminyòm (AMG). Jan yo montre, lè lazè ultrarapid la se ensidan, elektwon yo gratis nan metal la premye rapidman absòbe enèji foton epi yo eksite, fòme yon sistèm elèktron tanperati ki wo -; apre sa, elektwon eksite yo transfere enèji nan lasi etap pa etap atravè pwosesis kouple elèktron-fonon ak fonon-fonon gaye, finalman lakòz chanjman nan tanperati lasi. Pwosesis sa a kraze ekilib tèmik ant elektwon ak lasi a epi li se sous enèji fondamantal domaj lazè-pwovoke, ki bay fondasyon fizik la pou etablisman an apre de-modèl tanperati (TTM).
Figi 2, ki baze sou analiz rijid -vag makonnen (RCWA), montre ke nan yon longèdonn 1030 nm, entansite jaden elektrik la pi wo nan kwen griyaj Ridge yo, fòme "tach cho" ki revele pwen inisyasyon chans domaj yo. AMG transmisyon, refleksyon, ak absòpsyon spectre endike ke ogmante peryòd griyaj la amelyore absòpsyon enèji nan diferan longèdonn, ogmante risk pou yo domaj materyèl. Imaj SEM montre domaj evidan nan kwen Ridge AMG yo, ki konsistan avèk kote "hot spot" nan jaden elektrik, valide presizyon nan simulation RCWA yo.
Figi 3 quantifies evolisyon nan tanperati elèktron ak lasi nan AMG anba ekspoze lazè pikosegond lè l sèvi avèk yon modèl tanperati de -: nan yon lajè batman kè 10 ps, lè dansite enèji lazè a rive nan 0.076 J / cm², tanperati lasi a monte nan pwen an k ap fonn nan aliminyòm (933}}) ki reprezante domaj nan yon sèl simulation. 10 ps; nan yon dansite enèji fiks, tanperati pik elektwon pou yon batman kè 2 ps pi wo pase sa pou yon batman kè 15 ps long (tankou pulsasyon ki pi kout depoze enèji pi rapid epi konsantre enèji elektwon); anba yon lajè batman 10 ps ak yon pousantaj repetisyon 1 kHz, papòt domaj la apre 10 batman kè desann nan 0.0598 J/cm² akòz akimilasyon tèmik, ki pi ba pase papòt la sèl -batman kè.
Nan Figi 4, konfigirasyon eksperimantal la reyalize kontwòl egzak nan paramèt lazè ak obsèvasyon an tan reyèl-nan domaj atravè yon modil kontwòl enèji ki konpoze de yon sous lazè 2-15 ps reglabl lajè batman kè, yon demi-plak ond ak yon polariseur, osi byen ke yon modil siveyans tan reyèl-ak yon sistèm imaj fè nwa; koub la montre ke nan ranje 2-15 ps lajè batman kè, papòt domaj AMG a pi ba nan 10 ps (valè eksperimantal 0.0705 J / cm², trè konsistan ak valè a simulation nan 0.076 J / cm²); subfigure (c) montre ke anba yon lajè 10 ps batman kè, kòm kantite pulsasyon ogmante soti nan 1 a 1000, zòn nan domaj AMG piti piti elaji ak materyèl splattering vin de pli zan pli grav, byen klè reflete efè a akimilasyon multipulse.
Konklizyon:
Etid sa a konbine teyori (RCWA + TTM) ak eksperyans pou klarifye konpòtman domaj AMG anba lazè pikosegond: RCWA idantifye avèk presizyon kwen Ridge kòm zòn vilnerab yo, TTM efektivman similye elektwon-dinamik lasi pou predi papòt domaj, ak eksperyans konfime ke 10 ps se efè domaj ki pi ba nan papòt sinèristik nan elèktron -detant fonon, limit difizyon tèmik lasi, ak absòpsyon pasajè). Gen yon efè kimilatif siyifikatif anba iradyasyon milti-batman kè 1 kHz, ak yon papòt domaj diminye ak domaj mòfolojik vin pi grav lè kantite batman yo ogmante. Malgre ke TTM pa konplètman repwodui valè eksperimantal absoli yo akòz neglije domaj materyèl, dinamik chanjman faz (tankou evaporasyon), ak efè mekanik (tankou estrès tèmik), li toujou bay yon fondasyon analyse inifye pou entèraksyon ki genyen ant fim metal estriktire ak lazè ultrarapid. Konklizyon yo se yon gid enpòtan pou amelyore rezistans nan gwo -sistèm lazè pouvwa ak konpozan optik presizyon, konsepsyon pwoteksyon lazè nan ayewospasyal ak pwosesis endistriyèl lazè, epi bay prèv kle pou optimize materyèl yo ak estrikti nan fim lazè-rezistan.
