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  • 中国科学技术协会
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  • 中国仪器仪表学会、上海光学仪器研究所、中国光学学会工程光学专业委员会
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  • 庄松林
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  • 上海市军工路516号上海理工大学《光学仪器》编辑部
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激光诱导SiC表面周期性结构特性及其时空成像研究
Laser-induced periodic surface structures characterization of SiC and its spatiotemporal imaging
投稿时间：2024-10-24  
DOI：10.3969/j.issn.1005-5630.202410240096
中文关键词:  飞秒激光  泵浦-探测  时空成像  激光诱导表面周期性结构
英文关键词:femtosecond laser  pump-probe  spatiotemporal imaging  laser induced periodic surface structures(LIPSS)
基金项目:广东省基础研究重大专项（2020B0301030009）；国家自然科学基金（62375177，62175157）
作者单位E-mail
韦芊屹 深圳大学 射频异质异构集成全国重点实验室, 微纳光电子学研究院, 纳米光子学研究中心,深圳 518060  
黎佳星 深圳大学 射频异质异构集成全国重点实验室, 微纳光电子学研究院, 纳米光子学研究中心,深圳 518060  
倪洁蕾 深圳大学 射频异质异构集成全国重点实验室, 微纳光电子学研究院, 纳米光子学研究中心,深圳 518060  
闵长俊 深圳大学 射频异质异构集成全国重点实验室, 微纳光电子学研究院, 纳米光子学研究中心,深圳 518060  
张聿全 深圳大学 射频异质异构集成全国重点实验室, 微纳光电子学研究院, 纳米光子学研究中心,深圳 518060 yqzhang@szu.edu.cn 
袁小聪 深圳大学 射频异质异构集成全国重点实验室, 微纳光电子学研究院, 纳米光子学研究中心,深圳 518060  
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中文摘要:
      飞秒激光能够实现高精度、真三维的微纳米级精细加工，激光诱导周期性表面结构（LIPSS）是飞秒激光微纳加工领域研究的热点之一。在LIPSS诱导过程中，泵浦脉冲的参数对条纹结构的形貌特征和周期都会造成影响。针对不同实验条件下的加工工艺的研究，并对加工过程中的瞬态现象进行分析成为该领域内的重要环节。因此，搭建了飞秒加工-成像系统，研究了飞秒激光诱导SiC表面LIPSS的形成特性，分析了泵浦脉冲数量、脉冲功率、激光偏振态对SiC表面LIPSS最终形貌的影响，并基于飞秒泵浦-探测技术对SiC表面LIPSS形成的时空动态过程进行成像。结果发现，在单脉功率1.01 J/cm2条件下，LIPSS结构在第3个脉冲冲击后5 ps时刻开始出现，并随脉冲数量增加逐渐加深。本文对SiC的研究有助于更加深入地了解LIPSS形成的物理机制，优化加工参数，并推动SiC的应用研究。
英文摘要:
      Femtosecond lasers enable high-precision, truly three-dimensional micro- and nanoscale fine processing. Laser-induced periodic surface structures (LIPSS) is a significant research focus in the field of femtosecond laser micro-nano fabrication. During the LIPSS induction process, the parameters of the pump pulses affect both the morphological characteristics and the periodicity of the structures. Therefore, research on processing techniques under various experimental conditions, along with analysis of transient phenomena during the process, has become essential in this field. In this study, a femtosecond processing-imaging system is developed to investigate the formation characteristics of LIPSS on SiC surfaces. We analyzed the effects of pulse number, laser fluence, and laser polarization state on the final morphology of LIPSS on SiC surfaces. Additionally, using femtosecond pump-probe technology, we imaged the spatiotemporal dynamics of LIPSS formation on SiC surfaces. The results showed that, at a single pulse fluence of 1.01 J/cm2, the LIPSS structure began to emerge 5 ps after the third pulse impact and progressively deepened with increasing pulse numbers. This study on SiC contributes to a deeper understanding of the physical mechanisms involved in LIPSS formation, optimizes processing parameters, and advances SiC-related application research.
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