1.一種二維亞微米蝶形金屬微結構的飛秒激光直寫制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
第一步,金屬靶樣品材料的拋光和安裝
利用砂紙將金屬靶樣品材料表面進行機械拋光處理后,在酒精中超聲清洗得到潔凈處理的金屬靶樣品材料,將金屬靶樣品材料安裝在三維移動精密平臺(20)的載物架上,可通過計算機控制三維移動精密平臺使金屬靶樣品材料在空間三維方向上精密移動;
第二步,可變延遲時間的線偏振和角向偏振雙脈沖飛秒激光的獲取
通過基于邁克爾遜干涉系統搭建的微納米加工平臺,將飛秒激光透過徑向偏振轉換器產生角向偏振飛秒激光,最終生成具有皮秒時間延遲的線偏振飛秒激光和角向偏振飛秒激光,并使兩者在空間上共線傳輸,構成可變延遲時間的線偏振和角向偏振的雙脈沖飛秒激光;
第三步,雙脈沖飛秒激光的點聚焦
將第二步獲得的在空間上共線傳輸的線偏振和角向偏振的雙脈沖飛秒激光通過同一物鏡(18)聚焦,垂直照射在金屬靶樣品材料表面;
第四步,金屬靶樣品材料位置的調節
通過計算機控制三維移動精密平臺,調節載物架上的金屬靶樣品材料的相對位置,使金屬靶樣品材料的表面在平移過程中能夠始終與線偏振飛秒激光的偏振方向保持平行;
第五步,物鏡焦點位置的確定
通過計算機控制三維移動精密平臺平移的過程中,雙脈沖飛秒激光在樣品表面不同位置處聚焦,相繼形成多處燒蝕孔,根據燒蝕孔直徑尺寸的大小進而確定雙脈沖飛秒激光的聚焦焦點位置;
第六步,金屬靶樣品材料表面的調整
通過計算機調節三維移動精密平臺,沿著逆光束傳播方向平移金屬靶樣品材料,調整激光焦點和金屬靶樣品材料的相對位置,使物鏡的焦點位置順著光束傳播方向在金屬靶樣品材料表面前方200微米處;
第七步,二維亞微米蝶形金屬微結構的制備
在保證線偏振和角向偏振雙脈沖飛秒激光共線傳輸,雙光束均能經過物鏡聚焦照射到樣品表面的情況下,首先控制三維移動精密平臺,從而控制金屬靶樣品材料表面與焦點之間的距離,同時通過控制雙脈沖飛秒激光的脈沖數目、功率和激光的偏振態,便可在金屬靶樣品材料表面制備出二維亞微米蝶形金屬微結構。
2.根據權利要求1所述的二維亞微米蝶形金屬微結構的飛秒激光直寫制備方法,其特征在于,第二步所述的基于邁克爾遜干涉系統搭建的微納米加工平臺包括飛秒激光器(1)、半透半反透鏡(3)、用于改變激光傳播方向的反射鏡(4、5、6、9、10、12、15)、半波片(7)、合束片(13)、徑向偏振轉換器(14)、一維精密移動平移臺(11)、衰減片(8)和ccd光譜儀(17),飛秒激光器(1)輸出的每一個飛秒激光脈沖通過半透半反透鏡(3)轉化為兩個具有皮秒時間延遲的同色雙脈沖飛秒激光,其中一個分光路通過半波片(7),使該光路中的偏振方向由水平方向偏振轉化為豎直方向偏振,再通過徑向偏振轉換器(14)來實現角向偏振飛秒激光的輸出。兩個分光路中的多個反射鏡可以改變光的傳播方向,通過調節反射鏡,保障線偏振飛秒激光和角向偏振飛秒激光空間上的共線輸出,并最終在合束片(13)處匯合,實現線偏振飛秒激光和角向偏振飛秒激光的共線傳輸;通過移動一維微納米平移臺(11)來控制反射鏡位置,來改變雙脈沖飛秒激光在光路中的有效光程,進而能夠改變雙光束之間的時間延遲;兩分光路的不同功率配比通過調整衰減片(8)來實現。
3.根據權利要求1或2所述的二維亞微米蝶形金屬微結構的飛秒激光直寫制備方法,其特征在于,所述的金屬靶樣品材料為鎢、鉬或鈦材料。
4.根據權利要求1或2所述的二維亞微米蝶形金屬微結構的飛秒激光直寫制備方法,其特征在于,所述的雙脈沖飛秒激光分別為線偏振飛秒激光和角向偏振飛秒激光,激光脈沖的脈寬為50飛秒,中心波長為800納米。
5.根據權利要求4所述的二維亞微米蝶形金屬微結構的飛秒激光直寫制備方法,其特征在于,所述的雙脈沖飛秒激光的脈沖個數范圍為20~200個。
6.根據權利要求1或2所述的二維亞微米蝶形金屬微結構的飛秒激光直寫制備方法,其特征在于,從合束片中出射的飛秒激光為線偏振飛秒激光和角向偏振飛秒激光,這兩束飛秒激光在空間上共線傳輸,透過融石英物鏡點聚焦,在金屬材料表面誘導制備微結構,該物鏡能夠將具有皮秒時間延遲的雙脈沖飛秒激光進行聚焦。并使得角向偏振光在焦點處的光斑的電場方向沿角向呈環形分布,從而能夠在樣品表面實現規整形貌特征的微結構制備。
7.根據權利要求1或2所述的二維亞微米蝶形金屬微結構的飛秒激光直寫制備方法,其特征在于,所述的線偏振飛秒激光和角向偏振飛秒激光的延遲時間為小于200皮秒。
8.根據權利要求1或2所述的二維亞微米蝶形金屬微結構的飛秒激光直寫制備方法,其特征在于,所述的二維亞微米蝶形金屬微結構在直徑為32微米的圓內,其中彎曲條紋的脊面寬度320-400納米。