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摘要
飞秒激光加工作为一种高效可控的调制手段,其辐照所引起的材料电离可以对激光脉冲在材料内部的能量传递和沉积产生重要影响,进而调控材料的表面形貌和化学组分.因此,本文重点研究了飞秒激光辐照二硫化钨的烧蚀特性并利用等离子体模型对辐照过程中材料的超快响应以及能量的传递、吸收进行计算分析.研究发现,烧蚀坑的深度和直径均展现出先快速增长再趋于稳定的变化规律,并且理论计算与实验结果符合.揭示了飞秒激光烧蚀二硫化钨的机制,辐照初期材料内部会产生大量自由电子并形成致密等离子体区域,导致材料表面反射和内部吸收的显著增加.两个增强效应共同影响激光能量的注入和沉积,使得大量入射能量沉积在近表面浅层区域,并且激光通量增加时烧蚀坑的扩张出现饱和趋势.此外,利用时域整形双脉冲序列烧蚀二硫化钨,通过调节脉冲延迟在保持烧蚀深度不变的情况下,在双脉冲延时为0.7 ps时得到最优化的最小烧蚀坑直径.研究结果有助于激光调制二氧化钨在光催化方面的应用研究.
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