Revista de Ingeniería Eléctrica y Tecnología Electrónica

Efectos de la duración del pulso y del calor en estructuras superficiales periódicas inducidas por láser

Kodama S 

En comparación con los métodos de nanotexturización tradicionales, un láser de pulsos ultracortos es una tecnología eficiente para fabricar nanoestructuras llamadas estructuras periódicas superficiales inducidas por láser (LIPSS) en superficies de materiales. Las LIPSS se fabrican fácilmente cuando la duración del pulso es más corta que el tiempo de relajación por colisión (CRT). En consecuencia, los láseres de pulsos ultracortos se han utilizado principalmente para estudiar las LIPSS, pero irradian de manera inestable y requieren altos costos. Aunque los láseres de pulsos largos tienen un bajo costo y una alta estabilidad, los fenómenos (como el efecto de la duración del pulso, la longitud de onda del láser y el calor) de las LIPSS fabricadas con láseres de pulsos cortos con una duración de pulso cercana al CRT máximo, que es mayor que el femtosegundo, no se han aclarado. Sin embargo, se ha informado que el láser de pulsos de nanosegundos produce LIPSS, pero estos no estaban claros y no eran uniformes. En este estudio, se empleó el láser de pulso corto con una duración de pulso de 20 ps, ​​que está cerca del CRT máximo, para aclarar los efectos de la duración del pulso y el calor en la fabricación de LIPSS y para resolver problemas asociados con los láseres de pulso ultracorto. Primero, se desarrolló una simulación de dominio de tiempo de diferencia finita con una duración de pulso de 20 ps para investigar los efectos de las condiciones de irradiación en la distribución de intensidad del campo eléctrico. Posteriormente, se llevaron a cabo experimentos utilizando el láser de pulso de 20 ps variando las condiciones. La relación de aspecto del LIPSS obtenido fue mayor que la del LIPSS fabricado con láseres de pulso ultracorto, pero los LIPSS no se fabricaron a longitudes de onda láser de 355 y 266 nm. Además, el láser de pulso corto experimentó influencias térmicas y un material de enfriamiento fue efectivo para la fabricación de LIPSS con una relación de aspecto alta. Esto demuestra los efectos de la duración del pulso cercana al CRT y el calor en la fabricación de LIPSS.