涡旋飞秒激光诱导微结构研究

涡旋飞秒激光诱导微结构研究的核心是利用涡旋飞秒激光作为光源进行微结构的诱导。本项目基于激光与物质相互作用的理论对涡旋飞秒激光诱导微结构可控分布及与材料相互作用的机制进行研究。首先，使用飞秒激光在玻璃中进行高效率涡旋体光栅的加工，研究该涡旋体光栅再现出的涡旋光束的强度分布；其次通过涡旋体光栅再现出的涡旋飞秒激光束进行微结构诱导的实验研究，以期实现微结构分布可控的微加工，建立涡旋飞秒激光与材料相互作用的理论模型。本项目将丰富飞秒激光与材料相互作用的机理，促进涡旋飞秒激光在微加工中的应用。预期该研究成果将为激光加工研究提供科学依据。

本项目采用飞秒激光在材料表面诱导微结构，研究了诱导得到的微结构随烧蚀条件变化的规律。发现多种微结构的分布与涡旋飞秒激光的强度分布有关系，可以通过改变涡旋飞秒激光的拓扑荷以及应用脉冲的条件控制表面微结构的分布。以高重复率飞秒激光器为光源，自行搭建了一套飞秒激光光镊操作系统。利用涡旋飞秒激光携带轨道角动量的特性，实现了涡旋飞秒激光对氧化铜粒子的旋转操控。在本项目中，我们首次提出了“飞秒涡旋光镊”的概念，并且在我们实验室自行搭建出了普通连续光镊、连续涡旋光镊、飞秒光镊、飞秒涡旋光镊等实验系统，并且利用自行搭建的实验系统在实验中实现了对微小粒子的操作控制，并且取得了一定的实验及理论成果。我们利用已经搭建完成飞秒涡旋光镊系统，并利用该系统完成了对氧化铜纳米粒子的操控实验，该实验结果证实飞秒激光作为光镊系统光源形成飞秒涡旋光镊的可行性及有效性。在本项目的资助下，我们也研究了飞秒激光脉冲与金属膜、银纳米粒子、ZnSe晶体等物质体系的相互作用，并且取得了一定的研究成果。综上，在本基金的资助下，我们成功搭建了四套不同类型的光学实验系统，并取得了一些科学实验成果。