揭示金属飞秒激光诱导周期性表面结构形成动力学
摘要：飞秒激光表面加工（FLSP）是一种新兴的加工技术，可以有效地控制包括金属在内的许多种材料的表面形貌。然而，对于FLSP形成动力学的理论理解并非易事，因为它涉及各种物理过程（电磁、热、流体动力学）的相互作用，并且尚未得到充分探索。在本工作中，我们解决了这个问题，并提出与低荧光FLSP相关的严格的理论结果，这些结果与实验结果完全匹配，实验焦点是不锈钢上激光诱导周期性表面结构（LIPSS）的形成动力学。更具体地说，通过研究激光脉冲数目的函数，我们在理论和实验上对LIPSS沟槽的拓扑结构和最大深度进行了调查。此外，使用原子力显微镜（AFM）对LIPSS的形貌进行了精确测量。所提出的综合模拟研究基于两温度模型（TTM）的非平衡热模拟，结合流体动力学计算，以捕捉FLSP过程中发生的熔融金属相。我们严格的模拟结果与AFM测量结果完全吻合。所提出的理论框架可用于建模低荧光飞秒激光脉冲下的FLSP，这对于LIPSS在金属表面上的一些新兴应用，如冷却高功率激光二极管和控制金属的热辐射或吸收，将会非常有益。
作者：L. Khosravi Khorashad, A. Reicks, A. Erickson, J. E. Shield, D. Alexander, A. Laraoui, G. Gogos, C. Zuhlke, and C. Argyropoulos
论文ID：2308.15562
分类：Optics
分类简称：physics.optics
提交时间：2023-08-31