超快贝塞尔光束在硫化锌晶体表面制备纳米孔

摘要

硫化锌(ZnS)晶体是重要的宽光谱红外窗口材料,高深径比纳米孔的超快激光制造技术为中红外波导傅立叶变换光谱仪等光子器件的实现提供了重要的技术途径。本文采用中心波长为1030 nm、重复频率为100 kHz、脉冲宽度为223 fs~20 ps可调的Yb:KGW激光光源,用石英锥镜产生高斯-贝塞尔光束,并用4f系统构建了40倍缩束的超快激光直写系统。在能量为36~63μJ,脉宽为12.5~20 ps的情况下,在ZnS晶体上成功刻写了直径为80~320 nm的纳米孔结构。通过聚焦离子束(FIB)剥蚀和扫描电子显微镜(SEM)成像确定了纳米孔隙表面形貌、直径及深度信息。研究了激光脉冲能量、脉冲宽度对纳米孔隙的影响。结果表明,在20 ps脉冲宽度、48μJ脉冲能量的激光参数下,纳米孔隙的深度约为270μm。