激 光 烧 蚀 的 第 一 步 是 靶 材 料吸收激光能量!这是通过线性及非线性过程完成的!聚焦区域的材料被加热到熔融温度或气化温度。不同的吸收材料!它们的吸收机理是不同的。吸收过程还与光强有关,对于给定的激光能量!则与激光的脉宽有很大关系( 对非透明材料长脉宽低强度的激光!以线性吸收为主要吸收过程。而对超短脉冲高能量激光束!非线性吸收则占主导地位。对透明材料!吸收来源于非线性光学过程!直到产生激光诱导烧蚀过程。
以透明绝缘材料为例!价带边电 子 有 一 个 比 激 光 光 子 能 量 还 高的离子势能或能带隙;光强低时,价带边电子不吸收激光。对飞秒脉冲激光与物质相互作用情形,由于其激光场强非常高!透明材料的价带 边 电 子 通 过 多 光 子 吸 收 可 以 直接被电离。在激光脉冲中,从 它 的 价 带 边 能 量 水 平 或 价 带 被提升到自由电子能量水平或导带,即所谓的多光子离子, 这是一个 7阶过程!其穿透界面非常小。因此对于飞秒激光脉冲!多光子离子起着重要作用,它决定着激光烧蚀阈值4<6。
激 光 诱 导 烧 蚀 过 程 的 建 立 需要 一 定 的 时 间 且 与 激 光 场 强 度 有关。对给定激光脉宽!只有当激光场强超过一定值时,等离子体密度才 能 达 到 发 生 不 可 逆 损 伤 时 的 阈值。临界值通常以激光能流阈值来表示,究表明*从连续波到脉冲宽度几十个皮秒!烧蚀过程是离子雪崩于内部电子。该脉宽范围烧蚀能流密度阈值与脉宽的平方根成比例同时从事超短脉宽烧蚀阈值的研究也在进行,发现偏离了脉冲宽度平方根法则(
更为重 要 的 是 对 长 脉 冲 能 量 在很大范围内变动均可引起烧蚀,当使用超短激光脉冲时!情形发生了巨大改变。
本文由桑尧热喷涂网收集整理。本站文章未经允许不得转载;如欲转载请注明出处,北京桑尧科技开发有限公司网址:http://www.sunspraying.com/
|