融石英表面高質量亞波長光柵結構的飛秒激光加工

劉洋，朱香平，靳川，張笑墨，趙衛

（1 中國科學院西安光學精密機械研究所，西安 710119）

（2 瞬態光學與光子技術國家重點實驗室，西安 710119）

（3 中國科學院大學，北京 100049）

0 引言

源于仿生學的“蛾眼”微納結構在信息科學、生物醫學和工業應用等領域具有很高的應用價值和發展前景［1-4］。譬如在光學鏡頭表面制造特定的微納結構，可使光在表面多次反射，達到“光陷”的效果，從而降低其界面由于菲涅爾反射導致的透過率損失［5］。

自飛秒激光器發明以來，利用飛秒脈沖構造材料表面的方式在基礎研究與實際應用中引起廣泛關注［6-7］。飛秒激光誘導周期表面結構（Laser-Induced Periodic Surface Structures，LIPSS）為大規模表面微納結構的制造提供了穩健、靈活、非接觸、簡單和低成本的方法。通過使用超短激光脈沖，可以在幾乎所有材料上單步生成周期顯著低于激光波長的微納結構［8-9］。除了可在光學元件中實現對光的調制，近年來，激光誘導表面周期結構的應用價值已廣泛延伸至各領域［10-11］。在工業生產領域，它被用于一些材料的表面著色工藝，這種著色技術無需使用任何額外的化學物質或涂層技術。在信息技術領域，LIPSS 的不規則性使得以該形式存儲的信息難以被復制，因此可被開發為一種新的加密和防偽技術。在生物醫療領域，LIPSS 結構可用于抵抗細菌膜對醫療器械表面的污染［12］。LIPSS 在大多數情況下表現為垂直于激光偏振方向的周期性結構，偶爾有平行于偏振方向的LIPSS 的報道［12-13］。一些學者根據LIPSS 結構周期的尺度將其……