飞秒激光金表面着色技术研究.pdf

指导导师躲张斗毕年;月莓作者签名:垣兰睢年—王月—:型作者签名:遮盖K躨年—芝月—兰卫闩长春理工大学硕士学位论文原创性声明长春理工大学学位论文版权使用授权书本人郑重声明:所呈交的硕士学位论文.《飞秒激光金属着色技术研究》是本人在指导教师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体。均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位沦文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”,同意硅@砉ご笱ПA舨⑾蚬矣泄夭棵呕蚧顾徒谎宦畚牡母印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。
摘要论文主要利用飞秒激光通过定点辐照和扫描辐照两种方式对金属铝表面进行微纳结构的制各。在定点辐照实验中,得到了飞秒激光诱导周期性表面结构,并利用扫描电子显微镜观察辐照后铝的表面结构。讨论了脉冲能量,脉冲个数对铝表面微观结构形成的影响。利用飞秒激光与表面等离子体激元干涉理论分析丁周期性微纳结构的形成机制,利用双温模型理论模拟了飞秒激光辐照后铝表面电子能量的空间分布。在扫描辐照实验中,发现被飞秒激光脉冲扫描过的铝表面形成了光栅结构,并且通过控制实验参数可使铝表面呈现为黑色、灰色和金色。飞秒激光辐照后铝表面吸收率的测量结果表明黑色铝在~波段的光吸收率可达%~%。利用颜色光学理论解释了金属表面颜色的改变,从微观上分析了铝样品光学特性改变的机理。关键词:飞秒激光金属着色激光诱导周期性表面结构吸收率
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一;粅录目....⋯摘第一章绪论第二章飞秒激光与铝相互作用的物理过程第三章飞秒激光诱导周期性表面结构....................第四章飞秒激光金属着色......第五章总结及展望....致谢..................参考文献.........拈∞∞要す庥盏急砻嬷芷谛越峁狗⒄故飞秒激光西导周期性表面结构的物理模型飞秒激光金属着色技术的发展现状论文研究内容、日的和意义金属铝表面等离了体激元飞秒激光作』;后金属呈色原理飞秒激光作片舐帘砻娑怨獾奈占俺噬飞秒激光作川后铝表面产生的纳米粒了的物理性质擅爰す舛ǖ惴战鹗袈潦笛樯杓实验结果及分析实验设训及结果着色后铝的光曙响应测试样品吸收率变化原用分析总结展望..........一~¨..........
一第一章绪论す庥盏急砻嬷芷谛越峁狗⒄故自世纪年代,伴随着第一台激光器诞生,人们便开始在理论和实验上研究激光与物质的相互作用。年,发现在脉冲红宝石激光器系统中,用来调母髦职氲继宀牧媳砻婢⑾“U庖幌窒蠛芸煲鹆丝蒲薪绻愦蠊ぷ髡叩墓刈ⅲ嗣窍在实验上获得这种周期性条纹结构,同时建立一个理论模型,解释这一现象形成的物理机制。在此后的几年里,人们叉相继在各种脉冲激光和连续激光与物质相互作用实验中发现了周期性条纹结构,诸如:薄膜沉积、激光退火、激光刻蚀等实验。所使用的激光波长也从挤肿蛹す獾⒄沟搅薈激光的实验现象,科研工作者未能提出任何理论模型加以解释。直到年,等人首先提出,在激光与物质相互作用的实验中,材料表面产生的周期性条纹结构是由于入射光波和不规则表面引起的表面散射光波发生干涉效应所导致的川。同时,还推导出了形成周期性条纹结构的间距肴肷涔獠ǔこ蠛腿肷浣的关系式:年,等人利用波长为激光辐照。.。表面,在其表面也形成了周期性条纹结构,并且提出这种周期性条纹结构是由于材料表面激发的等离子体振荡所引起的“辏琙甋等人在有离子注入的硅退火实验中产生了周期性条纹结构,提出这一现象是由于入射光与散射光之间的干涉效应使得入射光的能量被调制,得到周期性的光强条纹,被调制的光强条纹能量超过材料熔融闽值,使材料表面融化,随着能量的扩散冷却材料表面形成周期性条纹结构“’。世纪年代,广大科研工作者在对多种材料,如:金属、半导体、电介质、非电解质以及聚合材料等,进行激光辐照实验中发现这种周期性条纹结构是一种具有普遍性和广泛性的物理现象。当激光束的能量密度接近或者在材料损伤闽值附近时,材料表面便会出现这种水久的高度周期性的表面条纹结构。这种在实验中产生的周期性热私馐土薌飞闲纬杉す庥盏贾芷谛员砻娼峁沟原因,他们认为由于表面粗糙度和不规则的表面形态使入射激光在表面发生散射,既而形成表面极化声子波,英文缩写为,表面极化声子波与入射光波发生干涉效应,从而导致激光能量在表面分布不均匀,故而调制了表面固液界面的运动速度,使之