【摘 要】
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随着工业的发展,激光加工在微纳领域扮演着越来越重要的作用。其中,激光诱导表面周期性结构（LIPSS）是微纳加工中重要手段。LIPSS是激光在物质表面形成的一种微米量级、甚至纳米量级的光栅结构,此结构在结构色、改变物体表面摩擦性能、润湿性、防伪等领域具有很多应用,甚至在化学生物等领域也有很好的发展前景。相比于传统激光打标有不易氧化,耐高温,抗化学生物腐蚀,颜色随观察角度改变而改变等诸多优点。本文对L
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随着工业的发展,激光加工在微纳领域扮演着越来越重要的作用。其中,激光诱导表面周期性结构（LIPSS）是微纳加工中重要手段。LIPSS是激光在物质表面形成的一种微米量级、甚至纳米量级的光栅结构,此结构在结构色、改变物体表面摩擦性能、润湿性、防伪等领域具有很多应用,甚至在化学生物等领域也有很好的发展前景。相比于传统激光打标有不易氧化,耐高温,抗化学生物腐蚀,颜色随观察角度改变而改变等诸多优点。本文对LIPSS结构的成色机理做了介绍和分析,认为LIPSS结构金属成色的机理是来源于微条纹结构的“光栅衍射”。针对金属表面的LIPSS结构的色彩特性进行了数值模拟,重点研究了在可见光谱区（380-780nm）,光波以不同的入射角度、反射角度下得到的反射光谱,并对其做了色度学分析。在不同物理尺寸的LIPSS尺寸结构（周期大小,深度大小）分析了氧化膜层厚度、LIPSS结构的周期、烧蚀深度等对其产生的影响。基于上述LIPSS结构理论,搭建皮秒脉冲激光加工光路,在金属表面制备周期性表面结构,分析不同参数的脉冲打点和激光扫描实验,在光学显微镜、SEM扫描电镜、AFM原子力显微镜下观察其表面形貌,测量了LIPSS结构的微条纹结构,对比不同加工参数下样品的成色,得到最佳激光加工参数,与数值模拟相互验证。最后进行了激光重写实验,与激光直写相互对比,得到成色优于激光直写的样品,弥补了激光直写LIPSS结构的色彩依赖水平观测角的问题,对比了激光重写LIPSS结构和激光直写LIPSS结构,得到两者的区别与联系。
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