РОЛЬ НАНОМОРФОЛОГИИ, СФОРМИРОВАННОЙ ОДИНОЧНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ИМПУЛЬСОМ, В ОБРАЗОВАНИИ ЛАЗЕРНО-ИНДУЦИРОВАННЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТРУКТУР НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ
В данной статье исследована роль наноморфологии, формирующейся после первого лазерного импульса, в образовании лазерно-индуцированных периодических поверхностных структур (LIPSS, «рябь») на металлах. В качестве сравниваемых материалов выбраны алюминий и нержавеющая сталь (AISI 304) при параметрах излучения 515 фс и 1040 нм. Показано, что в нержавеющей стали поверхность остаётся гладкой после первого импульса, что обеспечивает последовательный переход HSFL→LSFL, тогда как в алюминии образующиеся острые наноструктуры блокируют распространение поверхностных плазмон-поляритонов (SPP) и подавляют формирование LIPSS. Полученные результаты подтверждены моделированием методом FDTD и двухтемпературной моделью (TTM).
1. Birnbaum M. Semiconductor surface damage produced by ruby lasers // J. Appl. Phys. - 1965. - Vol. 36. - P. 3688.
2. Fauchet P.M., Siegman A.E. Surface ripples on silicon and gallium arsenide under picosecond laser illumination // Appl. Phys. Lett. - 1982. - Vol. 40. - P. 824.
3. Bonse J., Krüger J., Höhm S., Rosenfeld A. Femtosecond laser-induced periodic surface structures // J. Laser Appl. - 2012. - Vol. 24. - P. 042006.
4. Bonse J., Hohm S., Kirner S.V., Rosenfeld A., Kruger J. Laser-induced periodic surface structures - A scientific evergreen // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. - 2017. - Vol. 23. - P. 9000615.
5. Bonse J., Gräf S. Ten open questions about laser-induced periodic surface structures // Laser Photonics Rev. - 2020. - Vol. 14. - P. 2000215.
6. Rudenko A., Mauclair C., Garrelie F., Stoian R., Colombier J.-P. Self-organization of surfaces on the nanoscale by topography-mediated selection of quasi-cylindrical and plasmonic waves // Phys. Rev. B. - 2019. - Vol. 99. - P. 235412.
7. Tsibidis D., Lingos P., Stratakis E. Controlling laser-induced surface structures by multi-beam irradiation // Opt. Lett. - 2022. - Vol. 47. - P. 4251.
8. Zhigilei L.V., Lin Z., Ivanov D.S. Atomistic modeling of short pulse laser ablation of metals: connections between melting, spallation, and phase explosion // J. Phys. Chem. C. - 2009. - Vol. 113. - P. 11892. 9. Rudenko A. et al. High-frequency periodic patterns driven by non-radiative fields coupled to nanostructure-induced nearfields // Acta Mater. - 2020. - Vol. 194. - P. 93. 10. Gnilitskyi I. et al. High-speed manufacturing of highly regular femtosecond laser-induced periodic surface structures // Sci. Rep. - 2017. - Vol. 7. - P. 8485.
11. Winter J. et al. Ultrashort single-pulse laser ablation of stainless steel, aluminium, copper and its surface structuring potential // Opt. Express. - 2021. - Vol. 29. - P. 14561.
12. Rethfeld B., Ivanov D.S., Garcia M.E., Anisimov S.I. Modelling ultrafast laser ablation // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2017. - Vol. 50. - P. 193001.
13. Abou-Saleh A. et al. Spallation-induced roughness promoting high spatial frequency nanostructure formation on Cr // Appl. Phys. A. - 2018. - Vol. 124. - P. 308. 14. Tarasov Y.V., Stadnyk O.M. Electrodynamics of rough surfaces and Anderson localization of surface plasmon polaritons // Phys. Rev. B. - 2023. - Vol. 108. - P. 214202.
Copyright (c) 2026 «ВЕСТНИК НУУз»
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
.jpg)
2.png)
