具有定制焦点强度分布的激光诱导结构化

尽管有朝向轮廓边缘的强度损失和相关不均匀性，但结构化表面优选高斯强度分布。asphericon与耶拿的Otto Schott材料研究所合作，分析了顶帽分布的影响，及其对于在不锈钢上产生激光诱导周期性表面结构（LIPSS）的适用性。

项目详情

尽管高斯强度分布可用于直接表面功能化，但在质量方面存在缺点。强度在光束边缘降低，从而导致不均匀性。焦点强度分布的调整提供了巨大潜力。光束整形部件a|AiryShape确保了在不同的工作平面上用一个设置就能产生几种强度分布。asphericon与耶拿的Otto Schott材料研究所（OSIM）合作，分析了各种定制强度分布（如顶帽形、圆环形）对于在不锈钢上产生激光诱导周期性表面结构（LIPSS=激光诱导周期性表面结构）的适用性。

项目实现

LIPSS是由材料表面上聚焦激光束的光斑中的干涉效应产生。其比通过直接材料消融实现的那些小得多，并在其周期接近初始激光波长时充当光栅。图a示出了由两个相邻扫描线之间表面的单向扫描和光束腰中的高斯光束轮廓产生的LIPSS轮廓。相应焦斑直径（2wf=34μm）由扫描电子显微照片（SEM）中的圆圈表示。

图：用LIPSS结构化的不锈钢表面的扫描电子显微照片；白色圆圈表示焦斑光束直径，白色箭头表示方向；插图显示了光束轮廓的横截面

显然，所产生的光栅状结构由垂直于线性偏振取向的高度规则LIPSS组成。显微照片显示，尽管使用逐行扫描过程，LIPSS仍可在大面积上连贯写入。关于空间周期、方向和均匀性的光栅特性可以通过SEM显微照片的2D-FT定量描述。顶帽轮廓（图b和c）使用a|AiryShape生成。图c中的SEM显微照片表明，无需进一步优化工艺参数，扫描速度即可加倍。所计算的傅立叶变换表明，表面图案的质量几乎保持不变，同时将处理时间减少了1/2（大约30s/cm2），从而导致对于大表面积结构化处理的经济规模具有显著优势。

表面功能化光学元件（LIPSS）一览：

用于产生聚焦顶帽形光束的紧凑型光束整形镜
扫描速度翻倍
在表面图案质量保持不变的情况下，加工时间缩短2倍

欲了解更多关于光束成形器a|AiryShape原理的信息，请访问：asphericon.com/cn/产品/beamtuning/beamshaping

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