超高速レーザー材料処理の分野では、処理スケールの極端な制御は、常にこの分野の中心的な課題の1つでした。ナノスケールレーザー処理技術の-深さ開発により、レーザー処理の本質的な制限問題は、学術コミュニティの懸念事項になりました。回折効果によって引き起こされるレーザーフォーカルスポット制限を考慮すると、スーパー-回折ナノプロセシングを達成するための鍵は、レーザー-誘導性散乱体を使用してレーザーファー-フィールド放射を変換して{6}}- {7} {7}-フィールド放射を使用することです。したがって、遠いフィールドと近距離場でのレーザーの挙動を調節することは、従来の光学回折限界を突破し、ナノスケールの超高速材料の修正を達成するだけでなく、数ナノメートルの前例のない解像度を達成し、原子-レベルの正確性を達成するための光学手段の新しいパスを開始することも期待されています。
論文では、「超高速レーザー高アスペクト比λ/100を超えたガラス材料の極端なナノ構造処理」で、Ultrafast Science、Northwestern Polytechnical UniversityのCheng Guanghua教授の共同チームであり、研究者のRazvan StoianのHubert Curien Laborators of Franch National Centor of Processing for Science Center for Science Center for Science Center for Science Centerが報告しました。 {-赤外の超高速レーザーの近くの波長の1/100未満で、ナノメートルレベルに達し、この特徴サイズを数十ミクロンの深さ方向に維持できます。このテクノロジーは、非-密集した長い-フォーカスディープノン-回折ビームを使用して、-フィールドナノスケール材料のアブレーションを誘導し、それによってナノスケールの材料切断メカニズムを確立します。この超高速レーザー極端なナノプロセッシングテクノロジーは、2つの-次元と3つの-の次元レベルでアプリケーションの見通しを多様化し、フォトニクス、量子情報、センシングテクノロジー、さらにはバイオメディシンなどの複数のフィールドをカバーしています。
関連する研究結果は、科学パートナージャーナルのUltrafast Scienceに最近公開されました。「Ultrafast Laser High - Aspect -比率λ/100を超えたガラスの極端なナノ構造」というタイトルが掲載されました。
研究レビュー
ノン-回折超高速ベッセルビーム直接書き込みナノポーラス構造散乱体とナノワイヤの主要なナノワイヤの原理図1に図1に示されています。勾配。これは、超高速レーザーフィールドの強力な散乱を生成できます。その近いフィールドには、2つの主要なコンポーネントが含まれています。レーザー偏光に垂直な方向では、近くの-フィールド強度分布は、50％を超えるフィールド増強機能を示しています。ただし、レーザー偏光に平行な方向では、近くの-フィールド強度分布は、この方向でのレーザー-物質相互作用を効果的に抑制する有意な減衰を示しています。この非対称近くの-フィールド分布機能は、レーザーパルスシーケンスのスキャンプロセス中にさらに強化され、連続的な進化を通じて、レーザー偏光に垂直な方向の細孔構造の拡張を促進します。したがって、このメカニズムは、弱く収束した大きな焦点スポットを介した極端なナノスケール処理の実現可能性を示しています。
図1：（a）融合シリカで誘導される典型的なナノポアのクロス-セクションは、弱く収束したシングル-パルス非-回折ガウス-ベッセルビーム。これらの細孔構造は、サンプルの背面まで伸びることができます。この細孔構造は、比較的広い範囲の円錐角、パルス幅、レーザー波長の下で誘導できます。このナノデプホールは、入射レーザーフィールドの-フィールド変調の顕著な-フィールド変調を生成するため、ナノホールに隣接する領域のフィールド強度は、レーザー偏光に垂直な方向に大幅に増加し、この特徴は常にナノホールの深さ方向に沿って存在します。 （b）波長1030nmと2psのパルス幅と333kHzの繰り返し速度を持つ超高速レーザーを使用して、約15nmの幅のナノワイヤが1.2mm/sの速度で書き込まれました。
複数のパルスの作用下で極端な-スケールナノグルーブの処理メカニズムを研究するために、この作業は、複数のパルスの累積作用の下でマルチ-物理フィールドモデルを構築しました。したがって、焦点移動プロセス中に異なるタイミングパルスが材料に作用する場合、エネルギー堆積と熱転換プロセスが分析されます。非線形レーザーエネルギー堆積分布から、細孔構造散乱によって誘導される-フィールド増強領域に近い-フィールドエンハンスメント領域では、レーザーエネルギー堆積によって誘導される局所温度が3000k以上に達する可能性があります。その結果、複数のパルスが蓄積すると、-フィールドフロントの近くで局所的に強化されたものは、ナノ-深い穴の内壁を連続的に侵食し、それによってナノ-深い溝構造を形成します。ナノグルーブ処理プロセス中、溝の幅は、堆積パルスライン密度の増加とともに減少する傾向を示します。ナノグルーブのアブレーションと拡張は、主に空間的局在が高い強化された近距離場の最前線に由来するため、超高速レーザーによって書かれたナノグルーブの幅は、出発ポア構造散乱体の直径よりも小さくなります。
図2：（a）表面および（b）深さのクロス-セクションサンプルの背面に超高速レーザーによって書かれたナノグルーブの走査型電子顕微鏡写真。レーザーフォーカスがレーザー偏光方向に垂直に移動すると、（c）非線形レーザーフラックスと（d）異なる時間パルスによって作用するサンプルの背面の温度分布。 （e）nano -深い穴に超高速レーザーが作用する場合の深さ断面上の非線形レーザーフラックス分布。
