Xrom filmlər üzərində hibrid dövri mikrostrukturlar SLM yardımlı nanosaniyə lazer texnikası ilə hazırlanmışdır.

26-09-2024

Məkan işıq modulatoru xarici siqnalın nəzarəti altında real vaxtda düşən işığın amplitudasını, fazasını və polarizasiya vəziyyətini dəyişə bilən dinamik komponentdir. Lazer emalında fəza işıq modulatorunun tətbiqi dinamik şüa formalaşmasını həyata keçirə bilər və proqramlaşdırıla bilən, idarə edilməsi asan, inteqrasiyası asan, aşağı itki və yüksək yeniləmə tezliyi üstünlüklərinə malikdir. Məkan işıq modulatorlarının zədələnmə həddinin yaxşılaşdırılması ilə metamaterial strukturların istehsalı, mikrofluidik, 3D çap, optik saxlama, material səthinin modifikasiyası, kvant nöqtələri və digər sahələr kimi lazer emalının tətbiq sahələri də genişlənir.

Tezis məlumatları:

Bu yazıda fəza işıq modulatoru (SLM) ilə dəstəklənən 1064nm nanosaniyə lazerindən istifadə edərək müxtəlif qalınlığa malik xrom (Cr) filmlər üzərində müxtəlif hibrid dövr strukturlarının hazırlanması üçün effektiv texnika təqdim olunur. 1000nm Cr filmləri üçün SLM tərəfindən yaradılan dövri modulyasiya ızgarasını (MG) morfoloji xüsusiyyətləri lazer axını, effektiv impulsların sayı və MG dövrü ilə idarə olunan lazerlə induksiya olunan dövri səth strukturu (LIPSS) ilə birləşdirərək müntəzəm iki miqyaslı MG-LIPS-lər hazırlana bilər. MG və LIPSS-in diffraksiya effektinə görə MG-LIPSS naxışının səthi canlı anizotrop struktur rəngləri nümayiş etdirir. MG-LIPss ilə müqayisədə daha nazik təbəqələrin daha əhəmiyyətli istilik gərginliyinə görə, 200nm Cr filmlərində MG və çatlardan (MGC) ibarət mürəkkəb dövri struktur əmələ gəlir. MGC-nin çatları təsadüfi paylansa da, MGC müəyyən keçiriciliyin uzun sifariş xarakteristikasına malikdir və difraksiya effekti ilə ötürücü barmaqlıq kimi istifadə edilə bilər. Bu nəticələr göstərir ki, SLM əsaslı işıq sahəsi modulyasiya edilmiş lazer emalı Cr filmlərində geniş sahəli dövri strukturların hazırlanması üçün səmərəli, qənaətcil və idarə olunan üsul təqdim edir. Bundan əlavə, film qalınlığında dəyişikliklər optik komponentlər və saxtakarlığa qarşı tədbirlər kimi müxtəlif tətbiqlər üçün xüsusi xüsusiyyətlərə malik hibrid mikrostrukturun tədqiqi üçün istifadə edilə bilər.

Aşağıdakılar eksperimental prosesin və nəticələrin bir hissəsidir:

İşıq mənbəyi 1064nm, 50ns xətti polarizasiya impuls lazerini təmin edən kommersiya nanosaniyəli lazerdən istifadə edir. Təcrübə zamanı təkrarlama tezliyi 3 kHz olaraq təyin edilir və lazerin müvafiq maksimum çıxış gücü 0,45 Vt-dir. Lazerdən yayılan işıq 4 × şüa genişləndirən güzgüdən keçir, beləliklə işıq nöqtəsi maye kristal işıq klapanının hədəf səthi ilə doldurulur. Təcrübədə faza məkan işıq modulatorundan (FSLM-2K70-VIS) istifadə olunur, piksel ölçüsü 8um, təsvir ölçüsü 1920×1080-dir. Məkan işıq modulatoru tərəfindən modulyasiya edildikdən sonra, bir obyektiv vasitəsilə nümunə üzərində hərəkət edir və nümunə səthinin həmişə emal müstəvisində olmasını təmin etmək üçün emal prosesi CCD tərəfindən real vaxt rejimində izlənilir. Holoqram Gerchberg Saxton alqoritmi ilə yaradılmışdır.

ŞEK. 1 (a) Eksperimental cihaz (Faza fəza işığı modulyatoru, model: FSLM-2K70-VIS); (b) Orijinal və modulyasiya edilmiş şüalar.

ŞEK. MG-LIPSS tərəfindən 4 müxtəlif modulyasiya müddətində Γ lazer axını artdıqca əmələ gələn 1000nmCr nazik filmlərin 2 SEM morfologiyası. Ölçü: 5μm.

ŞEK. 3 MG-LIPSS-in SEM morfologiyası (a)-(c) 1000nmCr filmlər tərəfindən müxtəlif effektiv impuls nömrələri altında formalaşır. Ölçü: 5μm.

ŞEK. 4 (a)0,27J/sm² və (e) 0,32J/sm² müxtəlif lazer şüalanması altında MG-LIPSS strukturlarının AFM ölçmələrinə uyğundur. (b) və (f) müvafiq olaraq (a) və (e) SEM şəkillərinin ikiölçülü sürətli Furye çevrilmələrinə uyğundur. (c) və (d) (a) MG-LIPss-ə uyğun gələn LIPSS və MG kəsiklərinin ikiölçülü diaqramları. (g) və (h) (e) MG-LIPss-ə uyğun gələn LIPSS və MG kəsiklərinin ikiölçülü diaqramlarıdır. Ölçü: 5μm.

Şəkil 5 (ab) MG-LIPSS-in MicroRaman spektrləri iki fərqli lazer axınında F müxtəlif yerlərdə hazırlanmışdır. (cf) MG-LIPSS-in müxtəlif lazer axınlarında hazırlanmış EDS nəticələri F (toplanma nöqtələri şəkildə qırmızı rənglə qeyd edilmişdir). Ölçü: 5μm.

ŞEK. 6 MGC-nin SEM morfologiyası 200nm-də Cr filmi üçün müxtəlif emal şərtləri altında formalaşmışdır. (a) Γ2 = 8 μm, F = 0,16 J/sm². (b) Γ3 = 9 μm, F = 0,16 J/ sm². (c) Γ4 = 13 μm, F = 0,16 J/sm². (d) Γ4 = 13 μm, F = 0,30 J/sm². Ölçü: 5μm.

Şəkil 7 MG-LIPSS-in göy qurşağı quruluşunun rəngi. (a) 1000nmCr film üzərində əmələ gələn MG-LIPSS qarışıq dövri strukturunun ağ işıq difraksiya diaqramı, LIPSS və MG müvafiq olaraq iki ortoqonal istiqamətdə göy qurşağı quruluşu rəngləri yaradır. (b) "Sun Yat-sen Universiteti"nin Çin simvolu nümunəsi 100 mm diametrli şüşə vafli üzərində 1000nm Cr ilə örtülmüşdür. (c) İşlənmiş nümunələr. (d) və (e) müvafiq olaraq "Sun Yat-sen Universiteti" naxışını və əjdaha naxışını rəngləyin. (f) və (g)MG-LIPSS "3" müxtəlif baxış bucaqlarında iridescent strukturun rənglərinin müxtəlif təsvirləridir. Ölçü: 5 mm.

Bu təcrübədə istifadə olunan fəza işıq modulatorunun parametrləri aşağıdakılardır:

Model nömrəsi	FSLM-2K70-S03	Modulyasiya növü	Faza nümunəsi
Maye kristal növü	Yansıtma növü	Boz səviyyə	8 bit, 256 səviyyə
Maye kristal rejimi	PAN	Sürmə rejimi	rəqəm
Qətnamə	1920×1080	Piksel ölçüsü	8.0μm
Effektiv bölgə	0,69" 15.36mm×8.64mm	Doldurma faktoru	87%
düzlük（PV)	Kalibrləmədən əvvəl: 5λ Kalibrləmədən sonra: 1λ	düzlük（RMS）	Kalibrləmədən əvvəl: 1/3λ Kalibrləmədən sonra: 1/10λ
Yeniləmə tezliyi	60Hz	Cavab vaxtı	≤30ms
Optik səmərəlilik	75%@1064nm	Düzəliş bucağı	0°
Faza diapazonu	2π@1064nm Maks: 2.1π@1064nm	Spektral diapazon	450nm-1100nm
Qamma tənzimləmək	dəstək	Faza korreksiyası	dəstək (808nm/1064nm)
xəttilik	≥99%	Faza sabitliyi（RMS)	≤0,13π
Zərər həddi	Davamlı: ≤20W/sm2 (su soyutma yoxdur) ≤100W/sm2 (su ilə soyudulmuş)	Difraksiya səmərəliliyi	1064nm 60%@ L8 66%@ L16 75%@ L32

Məkan işıq modulatorunun sənayedə tətbiqini daha da genişləndirmək üçün bu sənəd hazırlanmışdırYüksək zərər, kvadrat böyük hədəf səthi məkan işıq modulatoru:

Model nömrəsi	FSLM-2K73-P03HP	Modulyasiya növü	Faza nümunəsi
Maye kristal növü	Yansıtma növü	Boz səviyyə	8 və ya 10 bit isteğe bağlıdır
Maye kristal rejimi	PAN	Sürmə rejimi	rəqəm
Qətnamə	2048×2048	Piksel ölçüsü	6.4μm
Effektiv bölgə	0,73" 13.1mm×13.1mm	Doldurma faktoru	93%
Yeniləmə tezliyi	60 Hz（8bit）*	Giriş enerji təchizatı	12V 3A
Düzəliş bucağı	0°	Məlumat interfeysi	HDMI
Faza diapazonu	2π@1064nm Maks: 3,5π@1064nm	Spektral diapazon	1000nm-1100nm
Optik səmərəlilik	95%±5%@1064nm	Cavab vaxtı	≤30ms
Qamma korreksiyası	dəstək	Faza korreksiyası	Dəstək (1064nm)
xəttilik	≥99%	Faza sabitliyi (RMS)	＜0,03π
Zərər həddi	Davamlı: ≤1000W/sm2 (su soyutma yoxdur) Nəbz: Pik güc sıxlığı (10GW/sm2) Orta güc sıxlığı (100W/sm2) @1064nm/290fs/200KHz (su ilə soyudulmuş)	Difraksiya səmərəliliyi	1064nm 56%@ L8 72%@ L16 85%@ L32

Sonda yazın:

Lazer emalı texnologiyasının daha da inkişafı və yüksək dəqiqlikli və yüksək səmərəli emal göstəricilərinə tələbatın artması ilə əsas optik komponent kimi məkan işıq modulatoru mühüm rol oynayacaqdır. Lazer emalında fəza işıq modulatorunun tətbiqi tək bir texniki sahə ilə məhdudlaşmır, onun geniş tətbiqi perspektivləri sənaye istehsalı, elmi tədqiqat, optoelektronika və s. kimi bir sıra sahələri əhatə edir, lazer emal texnologiyasının inkişafı və innovasiyası üçün güclü dəstək və hərəkətverici qüvvə təmin edir, lazer emal texnologiyasını daha təkmil, daha mürəkkəb istiqamətə təşviq edəcəyi gözlənilir.