周通博士在《Optics & Laser Technology》发表激光微纳加工研究成果
近日，江苏科技大学理学院应用光学研究中心的胡友友副教授团队和英国利物浦大学Geoff Dearden教授合作在激光微纳加工方面取得研究进展，在国际知名光学期刊《Optics & Laser Technology》（中科院物理大类2区TOP，影响因子：5.0）上发表研究论文《Multi-spot ultrafast laser ablation at ambient pressure – a new window on coalescing shock wave interactions》(DOI:10.1016/j.optlastec.2024.110739)，论文第一作者为周通老师，江苏科技大学为第一署名单位。
在大气压强下的超快激光烧蚀过程中，激光烧蚀所产生的沉积通常是紧密聚集在烧蚀坑旁。但是，当我们用多束相邻较近的超快激光同时烧蚀靶材的时候，该沉积物将会呈现一种独特的、高度对称的再沉积模式。目前，还尚未有研究对该现象进行解释。
图1. 多点激光同时烧蚀316L不锈钢所形成的沉积物形状及其烧蚀过程冲冲击波压强作用过程的仿真模拟
本论文通过空间光调制器或分束光学器件生成多束对称光束，在选定固体目标（钢、硅）上进行多超短脉冲激光同时烧蚀，并利用光学显微镜、 SEM 显微镜、ICCD 成像、EDX 化学分析和流体动力学软件进行模拟、分析。发现在低激光通量（相对于材料烧蚀阈值）下，烧蚀碎片被高度限制在光斑图案内，而在较高通量下，碎片射流沿着对称轴发出，到达的距离远远超过光斑间隔。这些现象似乎很普遍，但取决于激光束之间的距离、基材和环境气体密度，并被基于流体动力学 (CFD) 的多点烧蚀模型结果所支持。这一现象有助于更好地理解聚结冲击波、诱导气流和环境压力下的再沉积现象，并对多点超快激光同时加工材料有了新的理论与实验支持。