飞秒激光制备材料表面周期性结构：技术及应用
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- 2025-05-06 05:19:05
飞秒激光以其独特的特性在材料表面制备周期性结构的工艺中展现出优势。这种超短脉冲激光在与材料交互时，由于电子与晶格非平衡态的存在，能够有效控制热影响区，降低表面裂纹，实现高精度加工。相较于长脉冲激光，飞秒激光能诱导出更规则的周期性结构，如在金属、半导体、电介质和聚合物上形成LIPSS（激光诱导表面周期性结构）。
LIPSS的周期和激光能量密度、重叠脉冲数紧密相关，其分类包括低空间频率（LSFL）和高空间频率（HSFL），这两种结构的形成涉及电子结构和激光-物质相互作用。散射光模型解释了LSFL的形成，而表面等离子体激元模型和激光场纳米等离子体增强模型则用于HSFL的理解，其中SPP（表面等离子体激元）在半导体上的作用尤为重要。
飞秒激光制备的微纳结构在环保工程中具有广泛应用，如通过调控表面润湿性实现油水分离，或通过改变光吸收特性促进有机燃料分解。在结构色领域，LIPSS的周期和方向决定了光的干涉效果，从而创造出独特的颜色。总的来说，飞秒激光微纳加工技术在光学性能、环保和功能性器件等领域展现出了广阔的应用前景。
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