周通博士在《Optics Express》發表激光微納加工研究成果
近日，伟德国际1946官方网應用光學研究中心的胡友友副教授團隊和英國利物浦大學Stuart Edwardson教授合作在激光微納加工方面取得研究進展，在國際知名光學期刊《Optics Express》（中科院物理大類2區，影響因子：3.833）上發表研究論文《Experimental and numerical study of multi-pulse picosecond laser ablation on 316 L stainless steel》(DOI:10.1364/OE.505324)，論文第一作者和通訊作者為周通老師，胡友友副教授為共同通訊作者，伟德国际1946官方网為第一署名單位。
脈沖寬度τ < 10 ps的超快激光由于其與材料相互作用的性質和最小的熱傳導而被廣泛應用于微切割、表面織構化、薄膜加工等領域。在超快激光燒蝕過程中，由單光子吸收激發的傳導電子在脈沖期間經曆電子溫度Te的急劇增加。然後，電子能量通過電子-聲子相互作用轉移到晶格，導緻非平衡溫度階段，通常使用雙溫模型（TTM）進行評估。在過去的十年中，人們對超快激光與材料相互作用進行了一系列的理論和實驗研究。然而，大多數關于超快TTM的研究都是基于單脈沖消融的。
圖1. 10ps激光燒蝕316L不鏽鋼的模拟流程圖
本論文對10 ps激光在400脈沖下燒蝕316 L不鏽鋼進行了實驗和數值模拟研究。在這個模拟中，根據不同的燒蝕驅動機制，對材料去除阈值溫度進行了詳細的讨論，同時考慮了瞬時材料去除對下一脈沖吸收計算的影響。對于單脈沖消融，模拟的消融阈值Fsim = 0.26 J/cm2與拟合的實驗結果F0th =（0.29 ± 0.01）J/cm2接近。對于多脈沖燒蝕，在0.9 J/cm2能量密度下，模拟燒蝕率Rsim = 11.4 nm/pulse與拟合的實驗結果Rexp =（12.4 ± 0.1）nm/pulse接近，而在2.7 J/cm2能量密度時，模拟燒蝕率Rsim = 19.8nm/pulse略大于拟合的實驗結果Rexp =（16.1 ± 0.7）nm/pulse，單脈沖和多脈沖燒蝕的理論值與實驗值吻合較好。該研究可用于預測多脈沖激光加工性能，特别是在機器學習方法的幫助下自動找到最佳參數。
相關工作受到江蘇省重點研發計劃（産業前瞻與共性關鍵技術）、溫州市重大科技創新攻關項目、伟德国际1946官方网新興科技創新團隊等項目資助。