飞秒激光作用下铝膜烧蚀阈值的分子动力学模拟研究

飞秒激光可以实现超越衍射极限的超精密加工，但该过程中的物理机制长期以来未得到研究者的充分理解。采用双温方程与分子动力学相结合的方法研究了在飞秒激光脉冲作用下的铝膜烧蚀阈值。对比了飞秒激光作用下分别在铝膜烧蚀阈值以下和烧蚀阈值附近铝膜表面原子的运动情况，研究了铝膜表面电子、晶格温度、内部温度和压强的变化情况。在此基础上，研究了飞秒脉冲串与铝膜的相互作用，证明了脉冲串加工技术能以更低的能量密度达到铝膜的烧蚀阈值，并研究了脉冲串中子脉冲个数对烧蚀阈值的影响，发现在脉冲串加工模式下晶格能以更高的效率吸收激光能量，实现高效加工，且形成的热影响区也更小。研究结果为实现飞秒激光精密加工金属材料提供了参考。