光譜物理(SpectrumPhysic)公司生產的激光器，實驗過程中采用的為線偏振光，中心波長為800nm，脈沖寬度為35fs，重復頻率為1kHz，線偏振；實驗中待加工樣品選用多晶金屬鎳，尺寸為IcmX IcmX Imm0
[0071]步驟一、飛秒激光器I產生脈沖寬度為中心波長為800nm，脈沖寬度為35fs，重復頻率為IkHz的飛秒激光單脈沖。
[0072]步驟二、通過計算機軟件將脈沖整形器5輸出子脈數(shù)沖數(shù)設定為2，即將飛秒激光單脈沖調整為能量為1:1的雙脈沖脈沖序列。
[0073]步驟三、用雙面膠把待加工樣品13固定在載玻片上，再把載玻片放置在六維移動平臺14上，并用水平測量儀測量確保平臺調至水平。
[0074]步驟四、打開機械開關8，調整光路，確保激光通過消色差雙膠合平凸透鏡12在待加工樣品13表面聚焦。通過P偏振片3和第二半波片4將加工激光脈沖能量調整為0.1yJo通過軟件將激光掃描速度設定為100 μ m/s。
[0075]步驟五、通過軟件將脈沖延遲時間設定為1.2ps，通過第三半波片7將偏振方向和掃線方向的夾角設為O度，對金屬鎳表面進行加工。
[0076]對結果的檢測:
[0077]金屬鎳表面形貌:周期性波紋結構方向為O度，高頻周期性波紋結構(300nm)占比為0% O
[0078]顏色觀測:檢測光對應的波長為380nm。
[0079]實施例5
[0080]步驟一、在延遲時間為Ofs的情況下，從0-45度調節(jié)偏振角度與掃線方向的夾角；分別對金屬鎳表面進行加工；
[0081]步驟二、在0-2.5ps范圍內，以10fs為間隔逐漸調節(jié)兩個子脈沖的延遲時間；同時，在延遲時間確定的情況下，從0-45度調節(jié)偏振角度與掃線方向的夾角；分別對金屬鎳表面進行加工；
[0082]步驟三、將步驟一與步驟二所得的加工結果進行顏色觀測，制備相對應的工藝數(shù)據表格，確定每種顏色光的波長對應的金屬鎳表面形貌。
[0083]激光加工系統(tǒng)如附圖1所示。飛秒激光器I產生飛秒激光脈沖經過經過第一半波片2、P偏振片3、第二半波片4后調整到合適的能量通過脈沖整形器5，被分為能量比為1:1的兩束子脈沖。整形的激光脈沖經過第一二向色鏡6、第三半波片7改變偏振方向，最后經物鏡12聚焦到待加工樣品13上，待加工樣品13固定在六維移動平臺14上。照明白光光源9經過分束鏡10、第二二向色鏡11、消色差雙膠合平凸透鏡12后照射到樣本13。后反射光經消色差雙膠合平凸透鏡12、第二二向色鏡11，被分束鏡反射后經聚焦透鏡15后入射到成像CCD中。其中飛秒激光器1、脈沖整形器5、機械開關8、移動平臺14均由計算機控制。
[0084]實驗過程中采用的飛秒激光器參數(shù)如下:飛秒激光系統(tǒng)采用美國光譜物理(SpectrumPhysic)公司生產的激光器，實驗過程中采用的為線偏振光，中心波長為800nm，脈沖寬度為35fs，重復頻率為1kHz，線偏振；實驗中待加工樣品選用多晶金屬鎳，尺寸為IcmX IcmX Imm0
[0085]步驟一、飛秒激光器I產生脈沖寬度為中心波長為800nm，脈沖寬度為35fs，重復頻率為IkHz的飛秒激光單脈沖。
[0086]步驟二、通過計算機軟件將脈沖整形器5輸出子脈數(shù)沖數(shù)設定為2，即將飛秒激光單脈沖調整為能量為1:1的雙脈沖脈沖序列。
[0087]步驟三、用雙面膠把待加工樣品13固定在載玻片上，再把載玻片放置在六維移動平臺14上，并用水平測量儀測量確保平臺調至水平。
[0088]步驟四、打開機械開關8，調整光路，確保激光通過消色差雙膠合平凸透鏡12在待加工樣品13表面聚焦。通過P偏振片3和第二半波片4將加工激光脈沖能量調整為0.1yJo通過軟件將激光掃描速度設定為100 μ m/s。
[0089]步驟五、通過軟件將脈沖延遲時間設定為2.5ps，通過第三半波片7將偏振方向和掃線方向的夾角設為45度，對金屬鎳表面進行加工。
[0090]對結果的檢測:
[0091]金屬鎳表面形貌:周期性波紋結構方向為45度，高頻周期性波紋結構(300nm)占比為0%。
[0092]顏色觀測:檢測光對應的波長為890nm(最大值)。
【主權項】
1.基于電子動態(tài)調控的飛秒激光控制鎳表面形貌的方法，其特征在于，具體步驟如下: 步驟一、在延遲時間為Ofs的情況下，從0-45度調節(jié)偏振角度與掃線方向的夾角；分別對金屬鎳表面進行加工； 步驟二、在0-2.5ps范圍內，以10fs為間隔逐漸調節(jié)兩個子脈沖的延遲時間；同時，在延遲時間確定的情況下，從0-45度調節(jié)偏振角度與掃線方向的夾角；分別對金屬镲表面進行加工； 步驟三、將步驟一與步驟二所得的加工結果進行顏色觀測，制備相對應的工藝數(shù)據表格，確定每種顏色光的波長對應的金屬鎳表面形貌。
2.實現(xiàn)根據權利要求1所述的基于電子動態(tài)調控的飛秒激光控制鎳表面形貌的方法的裝置，其特征在于:包括飛秒激光器⑴；第一半波片⑵；P偏振片⑶；第二半波片⑷；脈沖整形器(5);第一二向色鏡(6);第三半波片(7);機械開關⑶；白光光源(9);分束鏡(10);第二二向色鏡(11);消色差雙膠合平凸透鏡(12);待加工樣品(13);六維移動平臺(14);平凸透鏡(15) ;C⑶成像系統(tǒng)(16);飛秒激光器(I)產生飛秒激光脈沖經過經過第一半波片(2)、P偏振片(3)、第二半波片(4)后調整到合適的能量通過脈沖整形器(5)，被分為能量比為1:1的兩束子脈沖；整形的激光脈沖經過第一二向色鏡(6)、第三半波片(7)后改變偏振方向，最后經物鏡(12)聚焦到待加工樣品(13)上，待加工樣品(13)固定在六維移動平臺(14)上；照明白光光源(9)經過分束鏡(10)、第二二向色鏡(11)、消色差雙膠合平凸透鏡(12)后照射到代加工樣本(13)上；后反射光經消色差雙膠合平凸透鏡(12)、第二二向色鏡(11)，被分束鏡反射后經平凸透鏡(15)后入射到成像(XD(16)中。
3.如權利要求2所述的實現(xiàn)基于電子動態(tài)調控的飛秒激光控制鎳表面形貌的方法的裝置，其特征在于工作過程如下: 步驟一:飛秒激光器(I)產生飛秒激光脈沖； 步驟二:把步驟一產生的飛秒激光脈沖通過消色差雙膠合平凸透鏡(12)，在待加工樣品(13)表面進行聚焦； 步驟三:利用脈沖整形器(5)將傳統(tǒng)飛秒激光在時域上調制為飛秒激光雙脈沖，并通過計算機軟件設定脈沖延遲時間； 步驟四:通過調節(jié)第三半波片(7)改變激光偏振方向與掃線方向的夾角；利用計算機控制六維移動平臺(14)在材料表面進行直寫加工。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于電子動態(tài)調控的飛秒激光控制鎳表面形貌的方法，屬于飛秒激光應用技術領域。本發(fā)明通過對激光偏振方向和脈沖延遲這兩個重要激光參數(shù)的調控，可以精確地控制金屬鎳表面周期性波紋微納結構的形貌。通過對高頻周期性結構(300nm)與低頻周期性結構(600nm)的比例調節(jié)以及偏振角度的改變，在較大范圍內調節(jié)材料加工結構的周期和方向。這一技術可以極大地提高飛秒激光對金屬鎳表面處理的加工精度。對顏色標記的色域范圍進行了擴展，并提高了對不同波長標記顏色的加工精度和加工效率，在信息存儲方面有著廣闊的應用。
【IPC分類】B23K26-352, B23K26-0622
【公開號】CN104625417
【申請?zhí)枴緾N201410848890
【發(fā)明人】姜瀾, 孟凡通, 胡潔
【申請人】北京理工大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月29日