[发明专利]基于时域整形飞秒激光诱导液体薄膜前向转移的方法

权利要求书

1.基于时域整形飞秒激光诱导液体薄膜前向转移的方法，其特征在于：首先对原始激光进行时域整形，整形成空间重合的两束子脉冲，所述子脉冲烧蚀吸收层，诱导产生等离子体喷发和冲击波的演化，最终诱导液体薄膜射流的形成和转移；此过程中时域整形的飞秒激光对吸收层的烧蚀相比单脉冲产生了抑制效果，使得冲击波的演化和后续射流的喷发变得更加温和，最终拓宽了获得稳定射流和良好转移结果的能量范围；其次，时间分辨成像系统提供对射流状态最直接的监测；最后，两个能实现相互运动的供受体提高了加工的灵活性。

2.实现如权利要求1所述方法的装置，其特征在于：包括：飞秒激光加工子系统、脉冲时间整形器、侧面成像子系统、顶端成像子系统、计算机控制系统、待加工样品子系统和高精度三维平移台；

所述飞秒激光加工子系统，包括飞秒激光器、第一光阑、半波片、格兰泰勒棱镜、电控快门、第二光阑、反射镜和聚焦透镜，飞秒激光器产生脉冲激光，沿上述装置依次传播；

所述飞秒激光时域整形器，用于对原始脉冲飞秒激光进行脉冲整形，将单个飞秒激光脉冲整形为间隔几十飞秒到几十皮秒的多个飞秒激光脉冲串；

所述侧面成像子系统，包括高亮度LED光源、成像镜筒和增强型电荷耦合器件(ICCD)；其中LED光源的亮度越高，所能实现的成像时间分辨率越高，但其强度不得超过增强型电荷耦合器件的承受能力；通过控制增强型电荷耦合器件在接收到来自激光器的触发信号后的内部延时以及曝光时间，可分别控制侧面成像的延时和时间分辨率，实现对转移射流演化过程的时间分辨成像；

所述顶端成像子系统，用于实现加工过程中加工位置的监测，以及通过成像判断吸收层位置是否位于加工的焦平面；

所述计算机控制系统，用于对飞秒激光脉冲触发、电控快门开关、高精度三维平移台运动、飞秒激光脉冲时间整形器、电荷耦合器件(CCD)及增强型电荷耦合器件(ICCD)成像的实时控制；

所述待加工样品子系统，包括供体透明基底、吸收层薄膜、待转移液体薄膜和受体基底；

所述高精度三维平移台，包括第一高精度三维平移台和第二高精度三维平移台，分别用于供体基底和受体基底的高精度的三维运动；保证每次都在新的位置加工并保证吸收层表面始终处于加工的焦平面，同时实现供受体之间的相对运动，以便对受体上同一点的多次可控重复沉积加工；

飞秒激光加工子系统中的飞秒激光器、电控快门，与计算机控制系统相连；飞秒激光加工子系统产生的脉冲飞秒激光，传播至飞秒激光时域整形器；飞秒激光脉冲时间整形器与计算机控制系统相连；飞秒激光经脉冲时间整形器后，沿光路向前传播至吸收层表面；吸收层在照明光源照射下向上反射白光，进入电荷耦合器件实现对加工位置的实时监测；侧面成像子系统中增强型电荷耦合器件(ICCD)与计算机控制系统及飞秒激光器相连；飞秒激光器在发射激光脉冲的同时会向外发出一个电信号，这个电信号连接至ICCD作为触发信号；同时，LED发出的光照射至激光诱导转移形成的射流后经镜筒进入ICCD的感光器件。

3.如权利要求2所述装置实现诱导液体薄膜前向转移的方法，其特征在于：

步骤一、调节飞秒激光加工子系统光路准直，确定飞秒激光传播方向；

步骤二、经过时域整形的脉冲整形器，将飞秒激光单脉冲整形为飞秒激光双脉冲；

步骤三、调节顶端成像子系统，使激光聚焦焦点与成像焦点位置重合；

步骤四、调节供体基底和受体基底的位置，使吸收层位于激光加工的焦平面，并控制供受体的间距；

步骤五、调节三维平移台位置，使吸收层位于激光加工的焦平面，对吸收层进行烧蚀并诱导转移过程；

步骤六、高亮度LED灯提供照明光源，在增强型电荷耦合器件内成像，实现对转移射流进行阴影成像，观察射流的稳定性；

步骤七、根据步骤六内观察到的射流稳定性状态，调整如激光能量、双脉冲延时等参数，直至获得稳定收敛的射流，便可进行加工实验；分别调整供体和受体的平移台位置，实现灵活加工。