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ProMaterSci长篇综述：Fs laser induced phenomena: Fundamentals and applications 已有1人参与
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飞秒激光微加工最新全面的综述：从基础理论到各种结构的诱导，机理解释与应用 飞秒激光的脉宽极短（100 fs, -10-13 s），峰值功率很高，与物质相互作用时，热效应很小，因此在微加工过程中能将作用区域控制很很小范围内，同时其诱导的非线性效应又可以进一步减小作用区域的特征尺寸。结合三维移动平台，fs激光可以很方便地实现3D加工，特别是在透明材料内部加工出各种结构和尺寸的微器件。迄今为止已实现了波导，三维光存储，光子晶体，光栅等等多种光电器件的制备与应用。同时，在研究飞秒激光与物质相关作用的过程中，多种新现象得以发现，这也为研究极端环境下，研究物质的性质与结构的奇妙变化提供了重要的途径和平台。由于飞秒微加工独特的优势与广泛的应用，最近受到了越来越多的关注，来自于浙江大学的邱建荣教授课题组多年来一直致力于飞秒激光微加工的研究，并取得了出色的成果。此次受邀在材料领域的权威综述期刊Prog Mater Sci上撰写了全面的综述。作者（D Tan, J Qiu et al.）首先从最基础的理论着手，（超短脉冲的产生以及在极短脉冲激光作用下物质的物理化学性质发生的变化），然后详细介绍了飞秒激光在透明材料内部诱导的多种结构和变化，并对作用的机理和所产生的结构的应用做了梳理。最后，针对近几年发现的在飞秒激光诱导的各种新的现象和结构(比如光栅，气泡与亚稳态结构等)做了详细的介绍，特别是对机理与应用都分别做了很好的总结。这篇综述不仅为未来飞秒微加工领域的发展指明方向，其思路也可被其他微加工技术提供指导，比如电子束微加工等。同时，对现象的总结也表明，飞秒激光微加工对研究材料在极短环境下的响应提供了很好的手段。希望这篇综述对相关领域的研究有所帮助。 主要目录如下 Contents 1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 2. Femtosecond laser interaction with matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 2.1. Basic principles of femtosecond laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 2.1.1. Generation of femtosecond laser pulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 2.1.2. Optical parametric amplification and chirped pulse amplification . . . . . . . . . . . . . . . . 158 2.1.3. Optical parametric oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 2.1.4. Femtosecond laser systems and parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 2.2. Basic mechanisms of femtosecond laser interaction with matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 2.3. Parameters affecting the femtosecond laser–matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 2.4. Regimes of femtosecond laser dielectric modification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 2.5. Femtosecond laser induced various phenomena and applications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 2.5.1. Emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 2.5.2. Formation of color centers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 2.5.3. Valence state change . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 2.5.4. Precipitation of crystals and nanoparticles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 2.5.5. Microvoid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 2.5.6. Polymerization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 2.5.7. Periodic surface structures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 2.5.8. Refractive index change . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 2.5.9. Periodic structures induced by interference fields of femtosecond laser . . . . . . . . . . . 188 2.5.10. Formation of bubbles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 3. Femtosecond laser induced ‘‘anomalous” phenomena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 3.1. Femtosecond laser induced nanogratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 3.1.1. Mechanism of nanograting formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 3.1.2. Applications of femtosecond laser induced nanogratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 3.2. Periodic nanovoid arrays. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 3.2.1. Void formation mechanism and various works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 3.2.2. Applications of femtosecond laser induced periodic nanovoids . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 3.3. Migration of ions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 3.4. Quill writing and nonreciprocal writing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 3.4.1. Quill writing, anisotropic photosensitivity and their mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . 206 3.4.2. Nonreciprocal photosensitivity in noncentrosymmetric media. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 3.4.3. Mechanism of nonreciprocal photosensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 3.5. Formation of high pressure crystalline phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 4. Conclusion and perspective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 [ Last edited by 雨夜潇潇 on 2015-11-8 at 08:41 ] |
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2015-11-05 19:57:18, 7.82 M
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