实验上采用强脉冲激光烧蚀金属靶材,研究被辐照靶材的复杂热效应;在不同的激光工作参数条件下,观察飞秒激光诱导纳米表面周期性结构与烧蚀产生的纳米粒子的形貌特征,并采用多种实验检测手段进行表征。理论结合实验,通过深入分析靶材对激光能量的吸收和热电子系统的形成过程,首次建立了从纳秒到飞秒的激光与物质热物理效应的新统一模型;并基于Maxwell方程和Lambert-Beer定律,推导出金属靶材吸收率随着靶材温度的变化关系,建立新双温模型来描写飞秒脉冲激光对金属靶材的烧蚀过程;还深入讨论高能域(>1eV)飞秒脉冲激光烧蚀下靶材电子态密度的变化而导致的热物理参数与温度的非线性关系,建立适用于高能域激光烧蚀的双温方程,研究高能域激光烧蚀的热物理机制。此外,还研究了激光能量密度、脉宽和脉冲数对电声驰豫时间和剩余能量吸收系数的影响,深入探讨靶材烧蚀阈值和电声耦合系数对激光诱导表面周期性结构影响的规律,并进行数值模拟。通过模拟为制备粒度均匀纳米粒子的工艺参数优化提供线索,并与实验结果进行比较。取得的相关的研究成果在国际上颇有影响力,分别发表在国内外权威期刊上,共15篇,13篇被SCI收录,2篇正在审稿
英文主题词ultra-short high-power pulsed laser; electron-phonon coupling; nano periodical structures;TTM model