Transcript 實驗架構
Ciliary White Light: Optical Aspect of Ultrashort Laser Ablation on Transparent Dielectrics Yi Liu, Yohann Brelet, Zhanbing He, Linwei Yu, Sergey Mitryukovskiy, Aure´lien Houard, Benjamin Forestier, Arnaud Couairon, and Andre´ Mysyrowicz 姓名 : 林建偉 學號 : 499280285 系級 : 物理系物理組 大綱 • 簡介 • 實驗架構 • 實驗結果 • 理論模擬 • 結論 簡介 • 超短脈衝雷射 脈衝時寬約10−12 ~10−15 s，瞬時功率高。 雷射架構 鎖模(mode-locking) 固定共振腔中，不同模態之間的相位。 高斯光束(Gaussian Beams) 雷射燒蝕(Laser Ablation) 藉由雷射光束來移除掉物體表面的物質。 • 蒸發 • 昇華 • 電漿(Plasma) 電漿(Plasma) • 由自由電子和帶電離子 為主要成分的物質形態。 • 高電導率、高位能、動 能的氣體團。 雷射燒蝕應用 • Laser-Assisted In Situ Keratomileusis(LAISK) – 用雷射來改變眼角膜弧度， 來改善視力的手術。 實驗架構 脈衝寬:45fs 波長:800 nm 光腰:45.5μm 透鏡焦距 :1m 熔融石英(fused silica) • 膨脹係數低 • 導熱率低 • 極其耐熱衝擊性 • 價格便宜 實驗結果 能量 : 15 μJ Laser Shot : 200000 樣品 : 熔融石英 (fused silica) 屏幕上白色光斑 增加脈衝能量，中心白色光斑開始變 化。 Laser shot numbers 能量 : 210 μJ 樣品 : 熔融石英 (fused silica) Inner ellipse Outer ring Ciliary White Light(CWL) • 狀態穩定。 • 發散角約100 ° 。 • 絕大部分能量集中 在外環。 CWL的普遍性 • 置換樣品 – BK7 glass、Pyrex、Sapphire、 PPMA、Polycarbonate(PC)等等.. • 改變凸透鏡焦距 – 500mm、200mm、100mm、50mm、 25mm。 • 改變脈衝寬 – 1000fs、500fs。 Inner ellipse與偏振光 水平偏振光 垂直偏振光 圓偏振光 光偏振性 • 將電場振動方向定 義為偏振方向 行進中電磁波 光偏振性 • 線偏振 – 電場大小固定、方向固定。 • 圓偏振 – 電場大小固定、方向固定(順 或逆時針方向)。 • 橢圓偏振 – 電場大小不固定、方向固定 (順或逆時針方向) 。 樣品表面結構 • 入射能量超過產生CWL 的能量。 • Laser Induced Periodic Surface N=240,水平偏振光 Structures(LIPSS) 掃描式電子顯微鏡(SEM) 1) 利用高壓電產 生電子束。 2) 掃描樣品。 3) 接收二次電子 訊號得到影像。 樣品表面輪廓 • 脈衝累積數量與 破壞深度成正比。 • 頂角變小。 實驗值 理論模擬 • 繞射 – 光波行進時，遇到障礙 物而偏離了原本的行進 方向。 傅氏光學 η y U(x, y) x ξ r U(ξ, η) z A(x,y) : 空間中高斯光束函數。 P(x,y) : 坑的輪廓函數。 S(x,y) : 穩定態時，表面的型 態函數。 △d K 理論模擬CWL : 坑的深度 = 2 π/ λ 實際量測CWL 非線性光學 – 交互作用後，產生其它 頻率的光，且依舊保有 原來的頻率。 • 入射光能量夠大 • 非線性效應 • 波長範圍增大 脈衝通過熔融石英後光譜 結論 • 由CWL與內部橢圓圖形可得知樣品表面型態。 • 內部橢圓圖形與光的偏振性相關。 • 波長範圍增大為非線性光學現象。 • 藉由坑的頂角，可得知CWL的開角。 • 了解雷射燒蝕過程中，樣品表面的變化。 參考資料 1. http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%94%81%E6%A8%A1%E6%8A%8 0%E6%9C%AF 2. http://www.nchu.edu.tw/~rict/fesem/ref-fe/fe-sem-intro-nchu.htm 3. http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%89%AB%E6%8F%8F%E7%94%B 5%E5%AD%90%E6%98%BE%E5%BE%AE%E9%95%9C 4. http://www.nemstek.com.tw/ch/what.htm 5. http://www.isu.edu.tw/upload/52/37/files/dept_37_lv_3_21885.pdf 6. http://www.baike.com/wiki/%E9%9D%9E%E7%BA%BF%E6%80%A 7%E5%85%89%E5%AD%A6